Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a queda de uma esfera metálica em um tubo vertical. A esfera…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a queda de uma esfera metálica em um tubo vertical. A esfera foi abandonada do repouso, a resistência do ar foi desprezada e o movimento foi considerado uniformemente acelerado. Em uma das medições, a esfera percorreu 20 m em 2,0 s. Para essa análise, considera-se a aceleração média no intervalo entre a soltura e o instante em que a esfera atinge o final do tubo. Com base nas condições descritas, qual é o módulo da aceleração média da esfera durante a queda, em m/s²?
- A) 40 m/s²
- B) 10 m/s²
- C) 5 m/s²
- D) 2,5 m/s²
- E) 20 m/s²
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A esfera parte do repouso (v0 = 0), o movimento é uniformemente acelerado, a distância percorrida é s = 20 m e o tempo gasto é t = 2,0 s. Passo 2: Escolha a equação adequada. Para movimento uniformemente acelerado partindo do repouso, s = (1/2) a t^2. Passo 3: Isole a aceleração. a = 2 s / t^2. Passo 4: Substitua os valores. a = 2 x 20 / 2,0^2 = 40 / 4 = 10 m/s^2. Passo 5: Compare com as alternativas. O resultado 10 m/s^2 corresponde à alternativa B, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 40 m/s^2 resulta de esquecer a divisão por t^2 ao usar a = 2 s; C) 5 m/s^2 resulta de usar s = a t^2, sem o fator 1/2; D) 2,5 m/s^2 não corresponde a nenhuma relação física válida com os dados; E) 20 m/s^2 é o valor numérico da distância, sem relação com a aceleração.
💡 Dica: Use a fórmula da aceleração média para resolver.
Alternativa por alternativa
O aluno multiplicou a distância por 2 e parou aí, esquecendo de dividir por t^2. Ele confunde a fórmula da aceleração com um simples dobro da distância.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre distância, tempo e aceleração, aplicando a fórmula errada para calcular a aceleração média.
Como a esfera parte do repouso e o movimento é uniformemente acelerado, o deslocamento é dado por Δs = (a·t²)/2. Assim, 20 = (a·2²)/2, resultando em a = 10 m/s². Nesse caso, a aceleração média coincide com a aceleração constante do movimento.
O aluno usou s = a t^2, esquecendo o fator 1/2 da equação do movimento uniformemente acelerado partindo do repouso, e obteve a = s / t^2 = 5.
O aluno provavelmente calculou a velocidade média (s/t = 10 m/s) e depois dividiu por t^2, ou usou s dividido por t^3. Ele mistura grandezas e ordem de operações sem base na equação do movimento.
O aluno confundiu aceleração com velocidade final. A velocidade final de 20 m/s (v = a t = 10 x 2) é o valor que aparece após o cálculo, mas não é a aceleração pedida.
Raio-X da questão
aceleração em queda livre
avaliacao
fórmula da aceleração · movimento uniformemente acelerado
Revisar a fórmula da aceleração média e suas aplicações.
O aluno pode confundir a relação entre distância, tempo e aceleração, aplicando a fórmula errada para calcular a aceleração média.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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