Em uma atividade de Física, uma equipe analisa a queda vertical de um equipamento de 5,0 kg a partir do…
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, uma equipe analisa a queda vertical de um equipamento de 5,0 kg a partir do repouso, em um local onde a aceleração da gravidade é 9,8 m/s². O equipamento é liberado a 20 m do solo, e os estudantes consideram desprezível a resistência do ar. Nesse modelo, a energia mecânica se conserva durante a queda. Com base nas informações do texto, qual é aproximadamente a velocidade do equipamento imediatamente antes de atingir o solo?
- A) 39,6 m/s
- B) 14,0 m/s
- C) 9,8 m/s
- D) 19,8 m/s
- E) 20,0 m/s
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 5,0 kg (não influencia na velocidade, pois a energia mecânica se conserva e a massa se cancela), g = 9,8 m/s^2, altura h = 20 m, velocidade inicial zero (queda a partir do repouso).
- Escreva a conservação da energia mecânica entre o ponto de liberação e o instante imediatamente antes de atingir o solo. Não há resistência do ar, logo a energia potencial gravitacional inicial vira energia cinética final: m*g*h = (m*v^2)/2.
- Cancele a massa: g*h = v^2/2, ou seja, v^2 = 2*g*h.
- Substitua os valores: v^2 = 2 * 9,8 * 20 = 392 (m/s)^2.
- Extraia a raiz quadrada: v = raiz de 392, que é aproximadamente 19,8 m/s. A alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) 39,6 m/s é o dobro do valor correto, resultado de um erro no uso da fórmula; B) 14,0 m/s seria a raiz de 196, que ocorre se o fator 2 for esquecido na fórmula; C) 9,8 m/s é apenas o valor de g, sem relação com a velocidade final; E) 20,0 m/s é o valor numérico da altura, que não é a velocidade.
💡 Dica: Utilize a fórmula da energia potencial e cinética.
Alternativa por alternativa
Provavelmente o aluno calculou a raiz corretamente de forma incompleta ou multiplicou o resultado por 2 indevidamente, confundindo a fórmula v^2 = 2gh com um fator extra sobre a velocidade final.
O aluno provavelmente esqueceu o fator 2 da fórmula v^2 = 2gh, calculando v = raiz de (g*h) = raiz de 196 = 14 m/s.
Por que engana: Confundir a fórmula da velocidade final com a de aceleração, resultando em um valor incorreto.
O aluno confundiu a velocidade final com o valor da aceleração da gravidade fornecido no enunciado, usando g como se fosse a velocidade.
Como o equipamento parte do repouso e a resistência do ar é desprezível, pode-se usar v² = v₀² + 2gh. Assim, v² = 0² + 2 · 9,8 · 20 = 392, portanto v = √392 ≈ 19,8 m/s. A massa não interfere no resultado.
O aluno tomou a altura de 20 m como se fosse a velocidade final, achando que a velocidade ao chegar ao solo coincide com a distância percorrida, o que não tem base física.
Raio-X da questão
velocidade de queda livre
avaliacao
cálculo de velocidade · lei da gravidade
Revisar as leis da física sobre queda livre e energia.
Confundir a fórmula da velocidade final com a de aceleração, resultando em um valor incorreto.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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