Em uma atividade de Física realizada em um centro esportivo, estudantes analisaram o salto horizontal de uma…
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 realizada em um centro esportivo, estudantes analisaram o salto horizontal de uma atleta que deixou uma plataforma com velocidade inicial exclusivamente horizontal. A plataforma estava a 2,0 m do solo, e a atleta deveria atingir uma área de aterrissagem situada 5,0 m à frente da borda. Desprezando a resistência do ar e considerando g = 10 m/s², o movimento vertical foi tratado como uma queda livre, enquanto o movimento horizontal foi considerado uniforme. Com base nesse modelo, qual deve ser o módulo mínimo da velocidade horizontal da atleta, no instante em que ela deixa a plataforma, para atingir a área de aterrissagem?
- A) 7,9 m/s
- B) 5,0 m/s
- C) 11,2 m/s
- D) 15,8 m/s
- E) 6,3 m/s
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A altura da plataforma é h = 2,0 m, o alcance horizontal desejado é x = 5,0 m e g = 10 m/s². A velocidade inicial é horizontal, então no eixo vertical a atleta parte do repouso em queda livre.
- Calcule o tempo de queda. Na queda livre, h = g·t²/2, logo t = raiz de (2h/g) = raiz de (2·2,0/10) = raiz de 0,4 ≈ 0,63 s.
- Use o movimento horizontal uniforme. Como a velocidade horizontal é constante, x = v·t, logo v = x/t = 5,0/0,63 ≈ 7,9 m/s. Esse é o módulo mínimo, pois qualquer velocidade menor faria a atleta cair antes da área de aterrissagem.
- Conclusão. A resposta correta é a alternativa A, 7,9 m/s, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa B (5,0 m/s) usa o valor da distância como se fosse a velocidade, ignorando o tempo de queda. A alternativa C (11,2 m/s) corresponde a um tempo de queda menor que o correto, como se o fator 2 da fórmula da queda livre tivesse sido esquecido. A alternativa D (15,8 m/s) corresponde a um tempo de queda ainda menor, resultado de erro na aplicação da fórmula de h. A alternativa E (6,3 m/s) corresponde a um tempo de queda de cerca de 0,8 s, resultado de erro no cálculo do tempo a partir da altura.
💡 Dica: Calcule o tempo de queda e a velocidade horizontal necessária.
Alternativa por alternativa
No movimento vertical, o tempo de queda é determinado por h = (g·t²)/2. Assim, 2,0 = (10·t²)/2, o que resulta em t² = 0,4 e t ≈ 0,63 s. No movimento horizontal, a velocidade é constante: v = Δx/t = 5,0/0,63 ≈ 7,9 m/s. Portanto, a velocidade horizontal mínima é 7,9 m/s.
O aluno trata a distância horizontal de 5,0 m como se fosse a velocidade, sem relacioná-la ao tempo de queda. Ele ignora que o movimento horizontal é uniforme e depende do tempo.
O aluno calcula um tempo de queda menor que o correto, como se t fosse raiz de (h/g), esquecendo o fator 2 da equação h = g·t²/2. Com isso obtém um tempo de cerca de 0,45 s e, consequentemente, uma velocidade alta demais.
O aluno aplica mal a fórmula da queda livre e obtém um tempo de queda muito pequeno, de cerca de 0,32 s. Assim a velocidade horizontal necessária fica superestimada.
O aluno erra o cálculo do tempo de queda, obtendo cerca de 0,8 s em vez de 0,63 s, provavelmente por erro na manipulação algébrica ou na raiz quadrada. Assim a velocidade fica um pouco abaixo da correta.
Raio-X da questão
movimento horizontal e queda livre
avaliacao
movimento uniformemente acelerado · queda livre
Revisar as leis do movimento e a relação entre altura e distância em quedas.
O aluno pode confundir a velocidade horizontal com a velocidade vertical, não considerando a influência da gravidade na queda do atleta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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