Física1ª sérieBNCC EM13CNT201Difícil⏱ longo

Um disco sólido de massa m = 2,00 kg e raio R = 0,400 m recebe uma força tangencial F = 12,0 N produzindo…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT201

Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostos em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um disco sólido de massa m = 2,00 kg e raio R = 0,400 m recebe uma força tangencial F = 12,0 N produzindo torque t = F·R. Usando I = 1/2 m R² e t = I·a, calcule a aceleração angular a (rad/s²). Indique sentido se a força tende a girar o disco no sentido anti-horário.

A) a = 15,0 rad/s²
B) a = 10,0 rad/s²
C) a = 30,0 rad/s² (anti-horário)
D) a = 45,0 rad/s²
E) a = 60,0 rad/s²

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Calcule o torque. t = F·R = 12,0 N × 0,400 m = 4,8 N·m.
Calcule o momento de inércia do disco sólido. I = (1/2)·m·R² = (1/2) × 2,00 kg × (0,400 m)² = (1/2) × 2,00 × 0,160 = 0,160 kg·m².
Aplique t = I·a e isole a. a = t / I = 4,8 / 0,160 = 30 rad/s².
Sentido. Como a força tende a girar o disco no sentido anti-horário, o torque e a aceleração angular têm esse sentido, então a = 30,0 rad/s² anti-horário. A alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A (15,0) surge se o momento de inércia for usado como m·R², esquecendo o fator 1/2. B (10,0) não decorre de nenhum cálculo correto com os dados do enunciado. D (45,0) não corresponde a nenhuma aplicação correta de t = I·a com I = (1/2)·m·R². E (60,0) surge se o momento de inércia for tomado como 0,080 kg·m², valor que não corresponde a (1/2)·m·R².

💡 Dica: Calcule o torque e use a relação entre torque e aceleração angular.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

Usou I = m·R² (0,320 kg·m²) em vez de I = (1/2)·m·R², esquecendo o fator 1/2 da fórmula do disco sólido.

B Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Errou a multiplicação do torque ou a divisão pelo momento de inércia, sem seguir a sequência correta t = F·R e a = t/I com os dados do enunciado.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre torque e aceleração angular, aplicando incorretamente a fórmula do momento de inércia.

C Correta

I = 1/2·2,00·0,400² = 0,160 kg·m²; t = 12,0·0,400 = 4,80 N·m; a = t/I = 4,80/0,160 = 30,0 rad/s², sentido anti-horário.

D Erradaerro: Conceitual

Tratou a aceleração angular de forma conceitual errada, sem dividir corretamente o torque pelo momento de inércia, como se a relação entre torque e aceleração fosse de multiplicação.

E Erradaerro: Conceitual

Usou uma fórmula de momento de inércia incorreta para o disco, como I = (1/4)·m·R², o que dá 0,080 kg·m² e aceleração 60 rad/s².

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

torque e aceleração angular

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

torque e aceleração angular · inércia de um corpo rígido

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de torque e momento de inércia.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre torque e aceleração angular, aplicando incorretamente a fórmula do momento de inércia.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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