Em um laboratório escolar, estudantes analisaram a queda de uma esfera de 2 kg, abandonada do repouso, a…
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 um laboratório escolar, estudantes analisaram a queda de uma esfera de 2 kg, abandonada do repouso, a partir de uma altura de 5 m. O intervalo de queda medido foi de 1 s. Nesse experimento, os efeitos da resistência do ar foram desprezados e adotou-se g = 10 m/s². Como os valores de altura e tempo são compatíveis com a relação h = (g·t²)/2, o movimento pode ser tratado como uma queda livre próxima à superfície da Terra. Com base nas informações do experimento, qual é o módulo da força gravitacional que atua sobre a esfera e qual é o módulo da aceleração média apresentada por ela durante a queda?
- A) Força de 40 N e aceleração média de 20 m/s².
- B) Força de 2 N e aceleração média de 5 m/s².
- C) Força de 20 N e aceleração média de 10 m/s².
- D) Força de 5 N e aceleração média de 2,5 m/s².
- E) Força de 10 N e aceleração média de 5 m/s².
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2 kg, altura h = 5 m, tempo t = 1 s e g = 10 m/s². O enunciado afirma que a resistência do ar é desprezada, então a única força considerada é o peso.
- Calcule a força gravitacional (peso). P = m·g = 2 kg × 10 m/s² = 20 N. Essa é a força que a Terra exerce sobre a esfera.
- Calcule a aceleração média. Na queda livre com resistência do ar desprezada, a aceleração é constante e igual à gravidade, ou seja, a aceleração média é g = 10 m/s². A massa não altera a aceleração na queda livre.
- Verifique a consistência com os dados. Pela relação h = g·t²/2, temos h = 10 × 1² / 2 = 5 m, exatamente a altura informada. Isso confirma que os dados do experimento são coerentes com a queda livre.
- Compare com o gabarito. A alternativa C (força de 20 N e aceleração de 10 m/s²) está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A, B, D e E apresentam valores de força ou aceleração que não correspondem a m·g nem a g.
💡 Dica: Use a fórmula F = m * g para calcular a força.
Alternativa por alternativa
Acredita que o peso é o dobro do correto, multiplicando a massa de 2 kg duas vezes, e atribui à aceleração um valor de 20 m/s², como se ela dependesse da massa.
Por que engana: Confundir a força gravitacional com a massa do objeto, calculando incorretamente a força como 2 kg em vez de 20 N.
Confunde massa com força, usando o valor numérico 2 kg como se fosse o peso em newtons, e considera a aceleração como g/2, aplicando a fórmula de altura de forma indevida.
A força gravitacional, ou peso, é calculada por P = m·g. Assim, P = 2 kg · 10 m/s² = 20 N. Como a esfera foi abandonada do repouso e a resistência do ar foi desprezada, sua aceleração permanece constante e igual à aceleração da gravidade. Portanto, a aceleração média é 10 m/s².
Toma a altura de 5 m como se fosse a força e obtém a aceleração dividindo g por 4, sem relacionar corretamente o peso com a massa e a gravidade.
Calcula o peso sem usar a massa, obtendo 10 N apenas com g, e acha a aceleração de 5 m/s² ao aplicar novamente a divisão por 2 de h = g·t²/2 sobre g, quando g já é a aceleração.
Raio-X da questão
força gravitacional e aceleração
avaliacao
força gravitacional · aceleração média
Revisar as leis do movimento e a força gravitacional.
Confundir a força gravitacional com a massa do objeto, calculando incorretamente a força como 2 kg em vez de 20 N.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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