Em uma atividade de Física realizada em uma escola brasileira, um bloco de madeira de massa 5 kg é colocado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física realizada em uma escola brasileira, um bloco de madeira de massa 5 kg é colocado sobre um plano inclinado que forma um ângulo de 30° com a horizontal. A superfície é perfeitamente lisa, isto é, não há atrito, e o bloco permanece em contato com o plano. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², sen 30° = 0,5 e cos 30° = 0,866. Com base nas informações do experimento, quais são, respectivamente, os módulos da força gravitacional que atua no bloco e da força normal exercida pelo plano sobre ele?
- A) Força gravitacional: 50 N; força normal: 43,3 N.
- B) Força gravitacional: 43,3 N; força normal: 43,3 N.
- C) Força gravitacional: 50 N; força normal: 0 N.
- D) Força gravitacional: 50 N; força normal: 25 N.
- E) Força gravitacional: 25 N; força normal: 50 N.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Resolvo sem olhar o gabarito. A força gravitacional (peso) é P = m·g = 5 kg · 10 m/s² = 50 N. Ela é vertical, para baixo, e não depende da inclinação do plano.
- Decomponho o peso em duas direções. A componente paralela ao plano vale P·sen30° = 50 · 0,5 = 25 N e é a que tenderia a fazer o bloco descer, já que não há atrito. A componente perpendicular ao plano vale P·cos30° = 50 · 0,866 = 43,3 N.
- Como o bloco permanece em contato com o plano e não sai da superfície, a força normal equilibra a componente perpendicular do peso. Logo, N = 43,3 N.
- Assim, a gravitacional é 50 N e a normal é 43,3 N, o que corresponde à alternativa A. Esse é o gabarito oficial, então não há divergência.
- Por que as outras estão erradas: na B, a gravitacional não é a componente perpendicular do peso; na C, a falta de atrito não elimina a força normal; na D, a normal usa sen30° em vez de cos30°; na E, os valores estão trocados, pois o peso total é 50 N e a normal não pode ser maior que o peso neste plano.
💡 Dica: Calcule a força de gravidade e a força normal separadamente.
Alternativa por alternativa
A força gravitacional tem módulo P = m·g = 5·10 = 50 N. Como não há aceleração perpendicular ao plano, a força normal equilibra a componente perpendicular do peso: N = P·cos 30° = 50·0,866 = 43,3 N.
O aluno trata a força gravitacional como se fosse a componente do peso perpendicular ao plano e, por isso, usa 43,3 N também como peso. Ele confunde o peso total com uma de suas componentes.
O aluno acredita que, por a superfície ser lisa, não existe força de contato entre o bloco e o plano. Ele associa 'sem atrito' a 'sem força normal', o que é uma intuição do dia a dia.
Por que engana: O aluno pode confundir a força normal com a força gravitacional, calculando apenas a força peso sem considerar a inclinação.
O aluno calcula a força normal com sen30° em vez de cos30°, obtendo 50 · 0,5 = 25 N. Ele erra a escolha da função trigonométrica na decomposição do peso.
O aluno inverte os papéis das forças: toma a componente paralela (25 N) como peso e o peso total (50 N) como normal. Ele não distingue a força gravitacional da força de contato nem reconhece que a normal é a componente perpendicular.
Raio-X da questão
forças em planos inclinados
avaliacao
forças em planos inclinados · cálculo de força gravitacional
Revisar as fórmulas de força gravitacional e normal em superfícies inclinadas.
O aluno pode confundir a força normal com a força gravitacional, calculando apenas a força peso sem considerar a inclinação.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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