Durante troca de papéis, uma criança de massa m = 25 kg move-se horizontalmente a v = 2,0 m/s e é detida…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Durante troca de papéis, uma criança de massa m = 25 kg move-se horizontalmente a v = 2,0 m/s e é detida suavemente pelas mãos do(a) parceiro(a) em ?t = 0,25 s. Calcule (a) o impulso ?p e (b) a força média F_avg aplicada (valor e direção). Compare F_avg com o peso mg (use g = 10 m/s²). Use ?p = m·?v e F_avg = ?p/?t.
- A) F_avg = 100 N (subestima a força média)
- B) ?p = 25 kg·m/s (valor incorreto do impulso)
- C) ?p = 50 kg·m/s; F_avg = 200 N (horizontal, oposta ao movimento); F_avg = 0,8·mg (mg = 250 N).
- D) F_avg = 50 N (desconsidera o movimento horizontal)
- E) F_avg = 300 N (valor superestimado)
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 25 kg, a velocidade inicial é 2,0 m/s (no sentido do movimento), a velocidade final é 0 (a criança é detida) e o intervalo é Δt = 0,25 s. Adote g = 10 m/s².
- Calcule a variação da quantidade de movimento (impulso), Δp = m·Δv. Como a velocidade vai de 2,0 m/s para 0, Δv = 0 - 2,0 = -2,0 m/s, logo o módulo é |Δp| = 25 × 2,0 = 50 kg·m/s. O sinal negativo indica que o impulso aponta no sentido contrário ao movimento inicial.
- Calcule a força média, F_avg = Δp/Δt = 50 / 0,25 = 200 N. Pelo teorema do impulso, a força tem a mesma direção e o sentido do impulso, ou seja, horizontal e oposta ao movimento da criança, exercida pelas mãos do parceiro.
- Compare com o peso, P = mg = 25 × 10 = 250 N. A razão F_avg/P = 200/250 = 0,8, ou seja, a força média corresponde a 0,8·mg, menor que o peso.
- Confronte com as alternativas. A alternativa C traz exatamente Δp = 50 kg·m/s, F_avg = 200 N horizontal e oposta ao movimento e F_avg = 0,8·mg com mg = 250 N, por isso está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A: 100 N resulta de dividir 50 por 0,5 s, usando o intervalo errado. B: 25 kg·m/s é metade do impulso correto, pois falta o fator da variação de velocidade. D: 50 N é o próprio impulso, sem a divisão pelo tempo. E: 300 N corresponde a somar o peso de 250 N a 50 N, o que não tem sentido físico nesta questão.
💡 Dica: Calcule o impulso e a força média usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula bem o impulso de 50 kg·m/s, mas divide por um intervalo de 0,5 s em vez de 0,25 s, o que dobra o tempo e reduz a força para 100 N.
Por que engana: Confundir a direção da força média com a direção do movimento, resultando em um valor incorreto para a força média.
O aluno toma apenas metade da variação da velocidade ou usa a velocidade de forma incompleta, obtendo Δp = 25 kg·m/s em vez de m·|Δv| = 50 kg·m/s.
?p = m·(0-2,0) = -50 kg·m/s (magnitude 50). F_avg = 50/0,25 = 200 N, direção contrária ao movimento. Peso mg = 25·10 = 250 N ? 200/250 = 0,8.
O aluno confunde impulso com força média e esquece de dividir o impulso pelo intervalo de tempo, deixando F = 50 N, que é apenas o valor de Δp.
O aluno acredita que a força média das mãos deve somar o peso da criança à variação de quantidade de movimento (250 + 50 = 300 N), misturando forças verticais com a força horizontal do impulso.
Raio-X da questão
impulso e força média
avaliacao
impulso e força média · movimento uniforme
Revisar as fórmulas de impulso e força média em dinâmica.
Confundir a direção da força média com a direção do movimento, resultando em um valor incorreto para a força média.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Durante um exercício controlado, uma criança de massa m = 22,0 kg avança com velocidade v = 1,20 m/s e o instrutor a…
- Durante um contato controlado, um praticante de m = 20,0 kg aproxima-se com velocidade v = 1,00 m/s e é desacelerado até…
- Em um exercício de contenção controlada, uma criança m = 18,0 kg é parada horizontalmente de v = 1,50 m/s em ?t = 0,20…
- Durante uma queda controlada, um atleta de 75 kg tem sua velocidade horizontal reduzida de 2,0 m/s para 0,2 m/s em 0,5…
- Física: um dançarino de massa m = 35 kg, inicialmente em repouso, recebe um empurrão horizontal que o acelera para v =…
- Durante uma corrida para pegar a bandeira numa brincadeira, uma criança de massa m = 30 kg parte do repouso e atinge…
🔎 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