Biologia2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

(Dissertativa) Um pêndulo simples de massa m = 0,50 kg e comprimento L = 1,00 m é solt o do repouso em ?1 =…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

(Dissertativa) Um pêndulo simples de massa m = 0,50 kg e comprimento L = 1,00 m é solt o do repouso em ?1 = 30°. Após um meio ciclo a amplitude reduziu para ?2 = 20° devido a perdas não conservativas. Calcule a energia mecânica perdida entre as amplitudes (?E) e explique, com cálculos e análise, as transformações envolvidas e como comunicar esses resultados para públicos distintos. Use h = L(1-cos?) e g = 10 m/s².

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: altura inicial h1=L(1-cos30°)=1·(1-0,8660)=0,1340 m; energia potencial inicial E1=mgh1=0,50·10·0,1340=0,670 J. Para ?2=20°: h2=1-cos20°=0,0603 m; E2=mgh2=0,50·10·0,0603=0,302 J. Energia perdida ?E=E1-E2=0,670-0,302=0,368 J ˜0,37 J (˜55% da E1). Explicação física: a perda ocorre por forças não conservativas (atrito no pivô, resistência do ar) convertendo energia mecânica em calor e som; conservar momento não se aplica aqui, mas aplicar conservação de energia incluindo termo dissipativo. Comunicação: para audiência leiga, apresentar ?E em joules e equivalentes (ex.: 0,37 J ˜ energia necessária para elevar 37 g por 1 cm) e usar gráfico de energia versus ângulo; para público técnico, mostrar equações, cálculo de h, incertezas e estimativa de potência dissipada por ciclo (P˜?E/tempo do ciclo).

Explicação

A solução apresenta corretamente o cálculo da altura em ambas as amplitudes, permitindo determinar a energia potencial inicial e final do pêndulo. A análise das perdas de energia devido a forças não conservativas é essencial para entender a conversão de energia mecânica em outras formas, como calor e som. A comunicação dos resultados é adaptada para diferentes públicos, facilitando a compreensão dos conceitos envolvidos.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

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

energia mecânica em pêndulo

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia potencial gravitacional · conservação da energia

📚 Reveja

Revisar as leis da conservação de energia e transformações energéticas.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a energia mecânica total com a energia potencial em um único ponto, sem considerar a variação ao longo do movimento do pêndulo.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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