Em uma atividade experimental sobre o movimento de carretéis, uma estudante puxa horizontalmente um carretel…
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 experimental sobre o movimento de carretéis, uma estudante puxa horizontalmente um carretel de massa 2,0 kg com uma força resultante constante de 10 N. No instante em que começa a ser observado, o carretel já se move na mesma direção da força, com velocidade de 5,0 m/s. Despreze a resistência do ar e o atrito. Considere o intervalo de observação de 5,0 s. Com base nas informações do experimento, qual é a aceleração do carretel e qual distância ele percorre durante os 5,0 s de observação?
- A) A aceleração é de 5,0 m/s², e a distância percorrida é de 25,0 m.
- B) A aceleração é de 5,0 m/s², e a distância percorrida é de 87,5 m.
- C) A aceleração é de 5,0 m/s², e a distância percorrida é de 75,0 m.
- D) A aceleração é de 10,0 m/s², e a distância percorrida é de 150,0 m.
- E) A aceleração é de 5,0 m/s², e a distância percorrida é de 62,5 m.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2,0 kg, força resultante F = 10 N, velocidade inicial v0 = 5,0 m/s, tempo t = 5,0 s. A força tem a mesma direção do movimento, então o movimento é retilíneo uniformemente variado.
- Calcule a aceleração pela Segunda Lei de Newton: a = F / m = 10 / 2,0 = 5,0 m/s^2.
- Calcule a distância pela equação horária do espaço no MRUV: s = s0 + v0 t + a t^2 / 2. Como o carretel já está em movimento, a velocidade inicial de 5,0 m/s não pode ser ignorada. Considerando s0 = 0, temos s = 5,0 x 5,0 + 5,0 x 5,0^2 / 2 = 25,0 + 62,5 = 87,5 m.
- Confira pela velocidade final: v = v0 + a t = 5,0 + 5,0 x 5,0 = 30 m/s. A velocidade média é (5,0 + 30) / 2 = 17,5 m/s, e 17,5 x 5,0 = 87,5 m, o que confirma o resultado.
- Conclusão. A alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A ignora a aceleração, a C tem soma incorreta, a D usa a = F sem dividir pela massa, e a E desconsidera a velocidade inicial.
💡 Dica: Use a segunda lei de Newton para calcular a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou apenas a parcela v0 t (5,0 x 5,0 = 25 m) e deixou de somar o termo de aceleração, como se o carretel não acelerasse.
Pela segunda lei de Newton, a aceleração é a = F/m = 10/2 = 5,0 m/s². Como a velocidade inicial é 5,0 m/s, a distância percorrida em movimento uniformemente acelerado é d = v₀t + (at²)/2. Assim, d = 5·5 + (5·5²)/2 = 25 + 62,5 = 87,5 m.
O aluno usou a equação do espaço com a parcela de aceleração calculada de forma errada, somando 25 m com um valor de 50 m que não corresponde a a t^2 / 2 com os dados do problema.
Por que engana: Confundir a fórmula da aceleração com a da distância, aplicando incorretamente as variáveis.
O aluno tomou a aceleração igual à força (a = F = 10 m/s^2), esquecendo de dividir pela massa de 2,0 kg, e depois aplicou esse valor errado na equação do espaço.
O aluno calculou apenas a parcela de aceleração (a t^2 / 2 = 62,5 m) e ignorou a velocidade inicial de 5,0 m/s, que o enunciado informa explicitamente.
Raio-X da questão
aceleração e distância
avaliacao
segunda lei de Newton · movimento uniformemente acelerado
Revisar a segunda lei de Newton e fórmulas de movimento uniformemente acelerado.
Confundir a fórmula da aceleração com a da distância, aplicando incorretamente as variáveis.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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