Biologia2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Um trenó de massa m = 8,00 kg desliza sobre gelo com velocidade inicial v0 = 6,00 m/s e entra em um trecho…

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

Um trenó de massa m = 8,00 kg desliza sobre gelo com velocidade inicial v0 = 6,00 m/s e entra em um trecho áspero de comprimento L = 12,0 m com coeficiente de atrito cinético µk = 0,25. Use g = 10 m/s². Calcule: (a) energia cinética inicial E_k0 (J); (b) força de atrito F_f (N) e trabalho por atrito W_f ao longo de L (J); (c) distância de parada d_parada (m) e velocidade ao sair do trecho; (d) tempo até parar e potência média dissipada (W). Apresente todas as contas com fórmulas (SI) e, em seguida, faça um gráfico textual de energia (E_k, E_térmica, E_total) em função da posição x (0?12 m) e escreva um breve resumo técnico e outro para público leigo comunicando os resultados.

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

Resposta esperada

Cálculos: E_k0 = ½ m v0² = 0,5·8·6² = 144 J. F_f = µk m g = 0,25·8·10 = 20 N. Trabalho em L: W_f = -F_f·L = -20·12 = -240 J (mas o trenó pára antes). Distância de parada d_parada = v0²/(2µk g) = 36/(2·0,25·10)=7,2 m ? para em 7,2 m; velocidade ao sair do trecho = 0 m/s. Energia dissipada = 144 J (igual a E_k0). Tempo até parar t = v0/(µk g) = 6/(0,25·10)=2,4 s. Potência média P = 144/2,4 = 60 W. Gráfico textual: para 0=x=7,2 m E_k decresce linearmente 144?0 J; E_térmica aumenta 0?144 J; E_total ˜144 J constante. Resumos: Técnico — Usando E_k0=½mv² e W=-F·d, obtém-se d_parada=7,20 m, E_dissip=144 J e P_media˜60 W (t˜2,40 s). Público — O trenó de 8 kg que ia a 6,0 m/s para após ~7,2 m; toda a energia cinética (144 J) virou calor, dissipada a uma taxa média de ~60 W durante ~2,4 s.

Explicação

Os cálculos realizados utilizam as fórmulas da física para determinar a energia cinética, a força de atrito e o trabalho realizado, levando em conta a conversão de energia em calor devido ao atrito. A distância de parada é obtida a partir da relação entre a velocidade inicial, a força de atrito e a aceleração, enquanto o tempo até parar e a potência média são calculados com base na energia dissipada. O gráfico textual ilustra a variação da energia cinética e térmica ao longo do percurso, evidenciando a transformação de energia durante o movimento do trenó.

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 cinética e atrito

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia cinética · força de atrito

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de energia cinética e trabalho de atrito.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a energia cinética com a energia potencial, não aplicando corretamente as fórmulas para calcular a energia inicial e o trabalho realizado pelo atrito.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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