Em uma atividade de laboratório, estudantes usaram um sensor para investigar o movimento de um carrinho em uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, estudantes usaram um sensor para investigar o movimento de um carrinho em uma pista horizontal. A massa do carrinho permaneceu constante em 2,0 kg, enquanto diferentes forças horizontais foram aplicadas. Os valores médios registrados foram: Força resultante (N): 0, 4, 8, 12, 16 Aceleração (m/s²): 0, 2, 4, 6, 8 Desprezando o atrito e considerando a força resultante na direção do movimento, os estudantes analisaram a relação entre as duas grandezas. Considerando os dados do experimento, qual alternativa apresenta corretamente a fórmula que relaciona a força resultante à aceleração e a interpretação dessa relação?
- A) A relação é F = m·a; como a massa permanece constante, a força resultante e a aceleração são diretamente proporcionais.
- B) A relação é F = a/m; como a massa permanece constante, a aceleração cresce mais lentamente que a força resultante.
- C) A relação é F = m/a; como a massa permanece constante, a força resultante diminui quando a aceleração aumenta.
- D) A relação é F = m·v; como a massa permanece constante, a força resultante depende apenas da velocidade do carrinho.
- E) A relação é F = m + a; como a massa permanece constante, a força resultante cresce pela soma com a aceleração.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza envolvida. Pela segunda lei de Newton, a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração: F = m·a. Passo 2: Verifique a relação nos dados. Com m = 2,0 kg, temos F = 2,0 × 2 = 4 N para a = 2 m/s²; F = 2,0 × 4 = 8 N para a = 4 m/s²; F = 2,0 × 6 = 12 N para a = 6 m/s²; e F = 2,0 × 8 = 16 N para a = 8 m/s². Todos os pares da tabela são consistentes com F = m·a. Passo 3: Interprete a relação. Como a massa é constante, a razão F/a = m = 2,0 kg não muda; logo, dobrar a força dobra a aceleração, ou seja, força resultante e aceleração são diretamente proporcionais, e o gráfico de F por a é uma reta que passa pela origem com inclinação igual à massa. Passo 4: Analise as alternativas erradas. A alternativa B está errada porque F = a/m não é a segunda lei; além disso, a tabela mostra aumento proporcional, não mais lento. A alternativa C está errada porque F = m/a inverte a relação e afirmaria que a força diminui com a aceleração, o que contradz os dados. A alternativa D está errada porque a força não depende da velocidade: a tabela relaciona F com a, e a fórmula com v não descreve a dinâmica do experimento. A alternativa E está errada porque F = m + a não reproduz os dados, por exemplo 2,0 + 2 = 4 até coincidir por acaso, mas 2,0 + 8 = 10 não resulta em 16 N. Conclusão: a alternativa correta é a A, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Identifique a relação entre força e aceleração usando a segunda lei de Newton.
Alternativa por alternativa
Pela segunda lei de Newton, a força resultante é dada por F = m·a. Como a massa do carrinho é constante, a razão F/a permanece igual a 2,0 kg nos valores diferentes de zero. Assim, ao dobrar a força, a aceleração também dobra, caracterizando uma proporcionalidade direta.
O aluno inverte a posição da massa na fórmula, escrevendo F = a/m, e conclui que a aceleração cresce mais devagar que a força.
Por que engana: Confundir a relação direta entre força e aceleração, pensando que a força é inversamente proporcional à aceleração.
O aluno confunde a relação entre força e aceleração com uma relação inversa, achando que a força diminui quando a aceleração aumenta.
O aluno acredita que a força resultante depende da velocidade, provavelmente pela intuição do dia a dia de que quanto mais rápido o carrinho anda mais força ele exige.
O aluno trata a força como soma da massa com a aceleração, confundindo operações matemáticas e não aplicando o produto que define a segunda lei.
Raio-X da questão
força e aceleração
avaliacao
segunda lei de Newton · relação entre força e massa
Revisar a segunda lei de Newton e a interpretação de gráficos.
Confundir a relação direta entre força e aceleração, pensando que a força é inversamente proporcional à aceleração.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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