Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Numa troca de papéis, uma parceira de massa m = 45 kg inclina-se à frente; seu centro de massa projeta-se…

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

Numa troca de papéis, uma parceira de massa m = 45 kg inclina-se à frente; seu centro de massa projeta-se horizontalmente d = 0,15 m à frente do ponto de apoio (toes). O parceiro aplica uma força horizontal F a altura h = 0,90 m acima do ponto de apoio para criar torque restaurador. Use g = 10 m/s² e t = r·F. Determine a força mínima F (em N) necessária para impedir que ela tombe.

A) Força horizontal mínima F = 75 N.
B) A altura h não influencia o equilíbrio do sistema.
C) Não há necessidade de força para impedir a parceira de tombar.
D) A força mínima é 30 N para evitar o tombamento.
E) O torque restaurador é calculado apenas pela altura h.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Identifique as grandezas. O peso da parceira é P = m·g = 45 × 10 = 450 N, e ele atua no centro de massa, a d = 0,15 m à frente dos pés (ponto de apoio). Esse peso cria um torque que tende a fazê-la tombar para frente.
Calcule o torque do peso em relação ao ponto de apoio: t_peso = P·d = 450 × 0,15 = 67,5 N·m.
A força F é aplicada a h = 0,90 m acima do apoio e é horizontal, então seu braço de alavanca é h. O torque restaurador é t_F = F·h = 0,90·F, no sentido oposto ao do peso.
Para o equilíbrio (impedir o tombamento), os torques devem se igualar: 0,90·F = 67,5, logo F = 67,5 / 0,90 = 75 N.
Conclusão: a força mínima é F = 75 N, o que corresponde à alternativa A, que coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas: B ignora que h é justamente o braço da força F; C desconsidera que o centro de massa à frente do apoio gera torque de tombamento; D não resulta de nenhuma combinação correta dos dados (o valor correto é 75 N); E esquece que o torque depende também da força peso e de d, não apenas de h.

💡 Dica: Calcule o torque gerado pela força e iguale ao torque devido ao peso.

Alternativa por alternativa

A Correta

Torque do peso: t_p = m·g·d = 45·10·0,15 = 67,5 N·m. Para equilibrar t_F = F·h ? F = t_p / h = 67,5 / 0,90 = 75 N.

B Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno acredita que a altura de aplicação da força não altera o equilíbrio, quando na verdade h é o braço de alavanca que determina quanto torque F produz.

Por que engana: Confundir a relação entre altura e torque, acreditando que a altura não influencia no equilíbrio do sistema.

C Erradaerro: Senso comum

O aluno pensa que, como a parceira está inclinada, basta ela ficar em pé sem ajuda; não percebe que o peso, com braço d à frente do apoio, gera um torque de tombamento que precisa ser contrabalançado.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno erra o cálculo ao combinar os dados (provavelmente não usa corretamente o peso de 450 N ou inverte a razão entre d e h), obtendo 30 N em vez de 67,5/0,90 = 75 N.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que o torque depende apenas da altura h, esquecendo que o torque é o produto da força pelo braço, e que o peso (450 N) com o braço d também participa do equilíbrio.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

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 equilíbrio

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

torque e equilíbrio · centro de massa

📚 Reveja

Revisar os conceitos de torque e equilíbrio de forças.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre altura e torque, acreditando que a altura não influencia no equilíbrio do sistema.

🌎 Tema transversal

saude

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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