Em uma atividade de Biologia sobre biomecânica, estudantes construíram um modelo simplificado de membro humano…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Biologia sobre biomecânica, estudantes construíram um modelo simplificado de membro humano usando uma barra rígida de 3,0 m. O ponto de apoio foi fixado em uma extremidade da barra. Uma carga foi colocada a 1,0 m do ponto de apoio, e uma força muscular de 100 N foi aplicada na outra extremidade, situada a 3,0 m do ponto de apoio. Desprezando o peso da barra e considerando o equilíbrio dos torques, o modelo foi analisado como uma alavanca. Com base no modelo descrito, qual é o valor máximo da carga que pode ser equilibrada pela força muscular aplicada?
- A) 100 N
- B) 300 N
- C) 50 N
- D) 200 N
- E) 150 N
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique a condição de equilíbrio de rotação. Para a barra não girar, a soma dos torques em relação ao ponto de apoio deve ser zero. Torque é força multiplicada pelo braço (distância ao apoio). Passo 2: Defina os dados. O apoio está em uma extremidade. A carga (incógnita, chamada C) está a 1,0 m do apoio. A força muscular de 100 N está a 3,0 m do apoio. Como a barra é rígida e o próprio peso é desprezado, só esses dois torques importam. Passo 3: Como a força muscular e a carga atuam em lados opostos do apoio, seus torques têm sentidos contrários e se equilibram. Escreva a igualdade: C x 1,0 = 100 x 3,0. Passo 4: Calcule. C = 300 / 1,0 = 300 N. Passo 5: Compare com o gabarito. O resultado é 300 N, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (100 N) ignora as distâncias, o que não é válido em uma alavanca; C (50 N) e D (200 N) usam a diferença de distâncias (3,0 - 1,0 = 2,0 m) de forma incorreta; E (150 N) usa 1,5 m, metade da barra, como braço, o que não corresponde a nenhuma distância dada no enunciado. Observação: o enunciado fala em valor máximo, mas com dados fixos a carga de equilíbrio é única, 300 N.
💡 Dica: Use a fórmula da alavanca para calcular a força levantada.
Alternativa por alternativa
Supõe que a carga equilibrada é igual à força muscular, ignorando que o equilíbrio de torques depende das distâncias ao ponto de apoio.
No equilíbrio, os torques em torno do ponto de apoio devem ser iguais. Assim, a força muscular de 100 N, aplicada a 3,0 m, produz torque de 100 × 3,0 = 300 N·m. A carga está a 1,0 m do apoio; portanto, seu valor deve satisfazer carga × 1,0 = 300 N·m. Logo, a carga máxima equilibrada é 300 N.
Calcula a diferença entre as distâncias (3,0 - 1,0 = 2,0 m) e divide a força muscular por esse valor, aplicando um procedimento que não corresponde à condição de torques.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a distância do ponto de apoio, resultando em um cálculo incorreto da força levantada.
Usa a diferença de distâncias (2,0 m) como fator multiplicativo da força muscular, em vez de igualar os torques de carga e força muscular.
Toma 1,5 m (metade do comprimento da barra) como braço da força muscular, lendo mal os dados do enunciado, que informam 3,0 m para a força muscular.
Raio-X da questão
alavanca e força
avaliacao
princípio da alavanca · momentos de força
Revisar as leis da alavanca e suas aplicações.
O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a distância do ponto de apoio, resultando em um cálculo incorreto da força levantada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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