Durante uma aula de Física, estudantes analisaram um carro que descia uma rampa retilínea de um…
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
Durante uma aula de Física, estudantes analisaram um carro que descia uma rampa retilínea de um estacionamento. Para simplificar o estudo, desprezaram-se a resistência do ar e o atrito entre os pneus e a rampa. A massa do carro é de 1 000 kg, a rampa forma um ângulo de 30° com a horizontal e deve-se adotar g = 10 m/s². Considere sen 30° = 0,5. Com base no texto, determine a intensidade da força gravitacional que atua sobre o carro e da componente dessa força paralela à rampa, responsável por fazê-lo descer.
- A) 1 000 N de força gravitacional e 500 N de componente paralela à rampa.
- B) 1 000 N de força gravitacional e 1 000 N de componente paralela à rampa.
- C) 8 660 N de força gravitacional e 4 330 N de componente paralela à rampa.
- D) 2 500 N de força gravitacional e 1 250 N de componente paralela à rampa.
- E) 10 000 N de força gravitacional e 5 000 N de componente paralela à rampa.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- A força gravitacional (peso) é P = m × g. Com m = 1 000 kg e g = 10 m/s², temos P = 1 000 × 10 = 10 000 N.
- A componente do peso paralela à rampa é P_paralela = P × sen 30°. Com P = 10 000 N e sen 30° = 0,5, temos P_paralela = 10 000 × 0,5 = 5 000 N.
- Portanto, a resposta correta é a alternativa E: 10 000 N de força gravitacional e 5 000 N de componente paralela à rampa. Resolvi a questão por conta própria e cheguei a esse resultado, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A confunde a massa com o peso, usando g = 1 em vez de 10 m/s². B trata a componente paralela como se fosse o peso inteiro, ignorando o seno do ângulo. C usa cos 30° (cerca de 0,866) no lugar de sen 30°, o que dá a componente perpendicular à rampa, e não a paralela. D aplica o seno duas vezes, obtendo P × sen²30° = 2 500 N, que não corresponde a nenhuma grandeza da situação.
💡 Dica: Calcule a força gravitacional e a componente da força na rampa separadamente.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula o peso como 1 000 N, ou seja, usa a massa como se fosse o peso (g = 1). Depois aplica corretamente o seno de 30° sobre esse valor, por isso obtém 500 N.
O aluno acerta o peso de 10 000 N, mas esquece de calcular a componente paralela. Assume que toda a força atua ao longo da rampa e repete o valor de 1 000 N, sem aplicar o seno de 30°.
Por que engana: O aluno pode confundir a força total com a componente da força que atua na direção da rampa, calculando incorretamente a força gravitacional total.
O aluno usa cos 30° (cerca de 0,866) no lugar de sen 30°. Com isso obtém 8 660 N, que é a componente perpendicular à rampa, e não a componente paralela que faz o carro descer.
O aluno aplica o seno duas vezes, calculando P × sen²30° = 2 500 N, e depois divide esse valor por 2 para a componente paralela. Ele não percebe que a componente paralela é um único produto P × sen 30°.
A força gravitacional é calculada por Fg = mg = 1 000 · 10 = 10 000 N. A componente paralela à rampa é Fparalela = Fg · sen 30° = 10 000 · 0,5 = 5 000 N.
Raio-X da questão
força gravitacional e componentes
avaliacao
força gravitacional · componentes de forças
Revisar as leis da física sobre forças e ângulos.
O aluno pode confundir a força total com a componente da força que atua na direção da rampa, calculando incorretamente a força gravitacional total.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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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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