Biologia3ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Projeto: um trabalhador precisa elevar uma massa m = 80 kg (use g = 10 m/s²) a h = 2,0 m com um sistema…

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

Projeto: um trabalhador precisa elevar uma massa m = 80 kg (use g = 10 m/s²) a h = 2,0 m com um sistema composto por uma alavanca de 1º gênero (braço de esforço a_e = 1,20 m e braço da carga a_l = 0,30 m) que aciona uma polia móvel com vantagem mecânica 2. Determine a vantagem mecânica total, a força de esforço ideal para elevação em velocidade constante, o trabalho útil realizado e, se a energia de entrada medida for 20% maior que o ideal, calcule a eficiência do sistema. Apresente cálculos e explique suposições.

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

Resposta esperada

Dados: m=80 kg ? W = m·g = 80·10 = 800 N. Alavanca: MA_alavanca = a_e/a_l = 1,20/0,30 = 4. Polia móvel: MA_polia = 2. MA_total = MA_alavanca·MA_polia = 4·2 = 8. Força de esforço ideal: F = W/MA_total = 800/8 = 100 N. Trabalho útil (energia saída): W_out = W·h = 800·2,0 = 1600 J. Em regime ideal, trabalho de entrada iguala saída: W_in_ideal = 1600 J. Se a energia de entrada medida é 20% maior ? W_in_medida = 1,20·1600 = 1920 J. Eficiência ? = W_out / W_in_medida = 1600 / 1920 = 0,8333 ? 83,33%. Suposições: despreza-se atrito interno e deformações ao calcular MA; g=10 m/s²; trabalho de entrada inclui deslocamento do ponto de aplicação do esforço até a altura h, considerando movimento quasi-estático (velocidade constante).

Explicação

Os cálculos realizados consideram a relação entre os braços da alavanca e a vantagem mecânica da polia, permitindo determinar a força necessária para elevar a carga. O trabalho útil é obtido multiplicando o peso da carga pela altura, enquanto a eficiência é calculada com base na comparação entre o trabalho útil e a energia de entrada medida, levando em conta a perda de energia. As suposições feitas garantem que os resultados sejam válidos em um cenário ideal, simplificando a análise do sistema.

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✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

vantagem mecânica e eficiência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

vantagem mecânica · trabalho e energia

📚 Reveja

Revisar os conceitos de vantagem mecânica e eficiência em sistemas de polias e alavancas.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a força de esforço ideal com a força real necessária, não considerando a eficiência do sistema.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Transformações e Conservações em Sistemas

🔎 Procurar outra questão

Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.

Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog