Uma ferramenta de m = 2,0 kg cai de altura h = 3,0 m; ao atingir a superfície é parada em ?t = 0,020 s. Use g…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma ferramenta de m = 2,0 kg cai de altura h = 3,0 m; ao atingir a superfície é parada em ?t = 0,020 s. Use g = 10 m/s², v = v(2gh), e F_avg = ?p/?t. Calcule a força média de impacto F_avg em N.
- A) F_avg ˜ 10^2 N
- B) F_avg ˜ 5,0 N
- C) F_avg ˜ 3,0×10^2 N
- D) F_avg ˜ 7,7×10^2 N
- E) F_avg ˜ 1,5×10^3 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a velocidade de impacto com v = raiz(2gh) = raiz(2 x 10 x 3,0) = raiz(60) ≈ 7,75 m/s. Passo 2: Calcule a variação da quantidade de movimento, que é o módulo do impulso: Δp = m x v = 2,0 x 7,75 ≈ 15,5 kg·m/s. Passo 3: Como a ferramenta para (velocidade final zero), a variação de quantidade de movimento é igual ao módulo de m x v. Aplique F_avg = Δp / Δt = 15,5 / 0,020 ≈ 775 N, ou seja, cerca de 7,7 x 10^2 N. Passo 4: Compare com as alternativas. A alternativa A (10^2 N) é cerca de oito vezes menor que o resultado, então é uma ordem de grandeza inadequada. A alternativa B (5,0 N) ignora completamente o efeito da queda e do tempo de parada. A alternativa C (3,0 x 10^2 N) corresponde a usar v igual a 3 m/s, valor numérico da altura e não da velocidade. A alternativa E (1,5 x 10^3 N) corresponde a dividir o mesmo impulso por 0,010 s em vez de 0,020 s. Passo 5: Portanto a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule a velocidade ao atingir o solo e depois a força média.
Alternativa por alternativa
O aluno obtém uma força de ordem de grandeza 10^2 N, provavelmente por erro no cálculo da raiz ou no expoente, sem conferir se o valor é coerente com o impulso de uma queda de 3 m.
O aluno acredita que a força de impacto é pequena, talvez tomando o peso da ferramenta como referência, sem relacionar a força ao impulso e ao tempo muito curto de parada.
O aluno usa o valor numérico da altura (3,0 m) como se fosse a velocidade de impacto, ou seja, confunde a grandeza altura com a grandeza velocidade no cálculo de v.
Por que engana: O aluno pode confundir a força média de impacto com a força peso, utilizando a massa e a aceleração da gravidade sem considerar a variação de momento.
v = v(2·10·3)=v60=7,746 m/s; ?p = m·v = 2,0·7,746=15,492 kg·m/s; F_avg = ?p/?t =15,492/0,02˜774,6 N ˜7,7×10^2 N.
O aluno lê ou digita o intervalo de tempo como 0,010 s em vez de 0,020 s, o que dobra a força calculada.
Raio-X da questão
força média de impacto
avaliacao
cálculo de força · movimento uniformemente acelerado
Revisar as fórmulas de movimento e força média.
O aluno pode confundir a força média de impacto com a força peso, utilizando a massa e a aceleração da gravidade sem considerar a variação de momento.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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