Num giro em parceria, a seguidora de massa m = 30,0 kg está a r = 0,60 m do eixo e tem velocidade tangencial v…
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
Num giro em parceria, a seguidora de massa m = 30,0 kg está a r = 0,60 m do eixo e tem velocidade tangencial v = 2,00 m/s. Calcule a força centrípeta Fc (N) necessária. Use Fc = m v² / r e indique direção (radial, para o centro).
- A) Fc = 100 N, dirigida para fora do giro.
- B) Fc = 200 N, dirigida radialmente para o centro do giro.
- C) Fc = 30 N, não radial.
- D) Fc = 240 N, radial e para cima.
- E) Fc = 60 N, para o eixo de rotação.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: massa m = 30,0 kg, raio r = 0,60 m e velocidade tangencial v = 2,00 m/s.
- Aplique a fórmula da força centrípeta, Fc = m v² / r.
- Calcule v² = 2,00² = 4,00 m²/s².
- Calcule o numerador m v² = 30,0 × 4,00 = 120 kg·m²/s².
- Divida pelo raio: Fc = 120 / 0,60 = 200 N.
- Quanto à direção, a força centrípeta é sempre radial e aponta para o centro da trajetória circular, que é a alternativa B.
- Conferindo com o gabarito oficial (B), o resultado coincide, então não há discordância.
- Por que as outras estão erradas: A tem valor e sentido errados, pois a força centrípeta aponta para dentro e não para fora; C usa 30 N, que é o valor numérico da massa, e a força não é tangencial; D tem valor 240 N, que corresponde a dividir por r = 0,50 m em vez de 0,60 m, e a direção 'para cima' não faz sentido para um giro horizontal; E tem valor 60 N, que é o produto m v, uma grandeza de quantidade de movimento, e não a força centrípeta.
💡 Dica: Aplique a fórmula da força centrípeta diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente dividiu m v² por 2r (1,20 m) ou errou a conta, obtendo 100 N, e confundiu a força centrípeta com a sensação de 'força para fora' (centrífuga) de quem está no carrossel.
Por que engana: Confundir a direção da força centrípeta, indicando que ela é para fora do giro em vez de para o centro.
Fc = m v² / r = 30,0·(2,00)²/0,60 = 30·4/0,60 = 200 N; direção radial (inward).
O aluno provavelmente tomou o valor da massa (30) como se fosse a força, sem aplicar a fórmula, e ainda acredita que a força pode não ser radial, o que contraria a definição de força centrípeta.
O aluno provavelmente usou r = 0,50 m em vez de 0,60 m, obtendo 240 N, e atribuiu uma direção 'para cima' à força, como se ela agisse verticalmente em vez de ser radial no plano do giro.
O aluno provavelmente calculou m v = 30 × 2 = 60, que é a quantidade de movimento linear, em vez de m v²/r, e assumiu que a força é simplesmente proporcional ao produto da massa pela velocidade.
Raio-X da questão
força centrípeta
avaliacao
força centrípeta · movimento circular
Revisar a fórmula da força centrípeta e suas aplicações.
Confundir a direção da força centrípeta, indicando que ela é para fora do giro em vez de para o centro.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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