Em um laboratório de fisiologia do exercício, pesquisadores analisam um equipamento de reabilitação que…
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 um laboratório de fisiologia do exercício, pesquisadores analisam um equipamento de reabilitação que utiliza uma roldana móvel para reduzir a força muscular necessária à elevação de uma carga. No modelo usado, a roldana e a corda têm massa desprezível, não há atrito e a carga é sustentada por dois segmentos verticais da mesma corda. Para elevar a carga em 1 m, a pessoa deve puxar 2 m de corda. A carga exerce uma força vertical de 300 N. Considerando o funcionamento do equipamento descrito e as condições ideais do modelo, qual é a força que a pessoa precisa aplicar para elevar a carga?
- A) 300 N
- B) 1500 N
- C) 75 N
- D) 150 N
- E) 600 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique o tipo de máquina. A roldana é móvel, ou seja, acompanha a carga, e a carga é sustentada por dois segmentos verticais de corda. Nesse arranjo, a força que a pessoa aplica se divide entre os dois segmentos, o que reduz a força necessária pela metade. Passo 2: Verifique a relação de deslocamentos dada no enunciado. Para elevar a carga em 1 m, a pessoa puxa 2 m de corda, o que confirma que a vantagem mecânica é 2. Passo 3: Use a conservação do trabalho em condições ideais, sem atrito e com massas desprezíveis. Trabalho da pessoa igual ao trabalho da carga: F x 2 = 300 x 1, logo F = 300 / 2 = 150 N. Passo 4: Compare com o gabarito oficial. Nossa resolução chega à alternativa D (150 N), que coincide com o gabarito. Passo 5: Explique por que as outras estão erradas. A (300 N) ignora a vantagem mecânica da roldana, como se fosse só uma troca de direção. B (1500 N) multiplica a carga por um fator que não corresponde à relação real entre força e deslocamento. C (75 N) divide a carga por 4, contando a vantagem duas vezes ou ignorando que a corda tem apenas dois segmentos de sustentação. E (600 N) inverte a lógica da máquina e dobra a força em vez de reduzi-la.
💡 Dica: Utilize a relação entre força e distância em sistemas de roldanas.
Alternativa por alternativa
Acredita que a roldana não altera a força necessária, apenas muda a direção da força, como ocorre em uma roldana fixa. Não percebe que, na roldana móvel, a carga é dividida entre os segmentos de corda.
Multiplica a força da carga por um fator maior que o real, possivelmente por confundir a relação entre os deslocamentos ou por uma contagem errada de segmentos. Assim, acredita que a pessoa precisa de mais força do que a carga.
Divide a força da carga por 4, provavelmente contando a vantagem mecânica em dobro ou aplicando a divisão duas vezes. Não percebe que há apenas dois segmentos de corda sustentando a carga.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a força do peso, aplicando a força total em vez de considerar a mecânica da roldana.
Como a carga é sustentada por dois segmentos da mesma corda, a força total para cima é 2F, em que F é a força aplicada pela pessoa. No equilíbrio durante a elevação, 2F = 300 N; portanto, F = 150 N. A distância percorrida pela corda não altera esse valor no modelo ideal, pois a pessoa puxa o dobro da distância percorrida pela carga.
Multiplica a força da carga por 2 em vez de dividir, invertendo a relação entre força e deslocamento. Confunde o fator 2 da distância percorrida com um aumento da força.
Raio-X da questão
força em roldana
avaliacao
princípio da alavanca · cálculo de força
Revisar as leis de máquinas simples e cálculo de forças em roldanas.
O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a força do peso, aplicando a força total em vez de considerar a mecânica da roldana.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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