Durante um experimento em laboratório, um aluno solta uma bola de massa 0,5 kg de uma altura de 20 m…
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
Durante um experimento em laboratório, um aluno solta uma bola de massa 0,5 kg de uma altura de 20 m. Ignorando a resistência do ar, qual será a sua velocidade ao atingir o solo?
- A) 10 m/s
- B) 15 m/s
- C) 20 m/s
- D) 25 m/s
- E) 30 m/s
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique o movimento. A bola é solta do repouso e cai sob ação apenas da gravidade, sem resistência do ar. Trata-se de queda livre, com velocidade inicial zero e aceleração g = 10 m/s^2 (valor aproximado usado no ensino médio).
- Escolha a equação adequada. Como o enunciado dá a altura e pede a velocidade final sem falar em tempo, use a equação de Torricelli para queda livre: v^2 = v0^2 + 2gh.
- Substitua os valores. Com v0 = 0, g = 10 m/s^2 e h = 20 m, temos v^2 = 2 x 10 x 20 = 400.
- Tire a raiz quadrada. v = raiz de 400 = 20 m/s. A velocidade ao atingir o solo é 20 m/s, o que corresponde à alternativa C, igual ao gabarito oficial.
- Observe o papel da massa. O valor de 0,5 kg não interfere na resposta, pois, sem resistência do ar, todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente da massa. O dado foi colocado como distração.
- Por que as outras estão erradas. A (10 m/s) seria a velocidade se a altura fosse 5 m, ou se a equação fosse usada de forma incorreta. B (15 m/s) não é raiz exata de nenhum produto plausível com estes dados. D (25 m/s) não resulta da equação com g = 10 m/s^2. E (30 m/s) não é obtida por nenhum procedimento físico correto com estes dados.
💡 Dica: Utilize a fórmula da energia potencial e cinética.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente acha que a velocidade é metade da altura, ou aplica uma fórmula simplificada de forma incorreta, obtendo 10 m/s a partir de 20 m.
O aluno provavelmente faz uma estimativa ou uma média sem aplicar a equação de Torricelli, ou erra o cálculo da raiz quadrada de 2 x 10 x 20.
Por que engana: O aluno pode confundir a velocidade final com a altura inicial, utilizando valores incorretos na equação da queda livre.
Correta, a velocidade ao atingir o solo é 20 m/s.
O aluno provavelmente erra o cálculo ao extrair a raiz de 400 ou usa um valor incorreto para g, chegando a 25 m/s. Pode também achar que a massa influencia a velocidade de queda.
O aluno provavelmente soma a altura com a aceleração da gravidade (20 + 10 = 30) em vez de aplicar a fórmula, o que mostra confusão entre grandezas e operações.
Raio-X da questão
velocidade de queda livre
avaliacao
equacao da queda livre · conservacao de energia
Revisar as leis da conservação de energia e movimento uniformemente acelerado.
O aluno pode confundir a velocidade final com a altura inicial, utilizando valores incorretos na equação da queda livre.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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