Um extintor de CO2 de massa m = 8,0 kg libera gás com vazão m? = 0,20 kg/s e velocidade de saída v = 80 m/s…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um extintor de CO2 de massa m = 8,0 kg libera gás com vazão m? = 0,20 kg/s e velocidade de saída v = 80 m/s. Calcule (a) a força de reação F = m?·v (N) e (b) a aceleração do extintor a = F/m (m/s²). Explique por que o usuário deve apoiar o equipamento.
- A) F = 0,20·100 = 20 N; aceleração é irrelevante.
- B) F = 16 N, mas a aceleração a = 8/0,20 m/s²; não é preciso apoiar.
- C) Aceleração do extintor é 0,5 m/s², não precisa de apoio.
- D) F = 80/8 = 10 N e a = 2,5 m/s²; extintor é leve.
- E) F = m?·v = 0,20·80 = 16 N; a = F/m = 16/8,0 = 2,0 m/s². Apoiar evita deslocamento/torção e perda de controle.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Vazão de massa mdot = 0,20 kg/s, velocidade de saída v = 80 m/s e massa do extintor m = 8,0 kg. Passo 2: Calcule a força de reação pela fórmula F = mdot·v. Temos F = 0,20 · 80 = 16 N. Passo 3: Calcule a aceleração do extintor pela segunda lei de Newton, a = F/m = 16/8,0 = 2,0 m/s². Passo 4: Interprete o resultado físico. Pela terceira lei de Newton, o gás sai para trás com força de 16 N e o extintor recebe uma força de reação de mesmo módulo para a frente. Como a aceleração é de 2,0 m/s², a força é relevante, pois o equipamento tende a deslocar-se e girar na mão do usuário. Por isso o usuário deve apoiar o extintor, com as duas mãos ou sobre o ombro, para evitar deslocamento, torção e perda de controle. Passo 5: Conclusão. A alternativa correta é a E, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque usa v = 100 m/s em vez de 80 m/s e desconsidera a aceleração, que a questão pede. A alternativa B acerta a força, mas inverte a divisão para a aceleração e nega a necessidade de apoio. A alternativa C erra o valor da aceleração e também afirma que não é preciso apoiar o extintor. A alternativa D divide a velocidade pela massa, em vez de multiplicar pela vazão, e justifica a dispensa de apoio com a ideia de que o extintor é leve.
💡 Dica: Calcule a força de reação e a aceleração usando as fórmulas dadas.
Alternativa por alternativa
Usa a velocidade 100 m/s em vez de 80 m/s e conclui que a aceleração é irrelevante, ignorando que a questão pede o valor de a = F/m.
Calcula a aceleração como m/mdot (8/0,20) em vez de F/m, invertendo a razão, e acredita que a reação do gás não exige apoio do usuário.
Por que engana: Confundir a fórmula da força de reação, utilizando valores incorretos para a vazão ou velocidade.
Obtém a aceleração 0,5 m/s² por erro de cálculo ou de grandeza e conclui que o efeito é pequeno, então não é necessário apoiar o extintor.
Calcula a força como v/m (80/8 = 10 N) em vez de mdot·v e supõe que, por ser leve, o extintor não exige apoio, ignorando que a reação depende da força do jato e não da intuição sobre o peso do aparelho.
Força de reação dada por F = m?·v = 0,20·80 = 16 N; aceleração a = F/m = 16/8,0 = 2,0 m/s². A reação pode deslocar o extintor; apoio reduz risco de queda ou torção do operador.
Raio-X da questão
força de reação e aceleração
avaliacao
princípio da conservação da quantidade de movimento · forças e aceleração
Revisar as leis de Newton e a relação entre força, massa e aceleração.
Confundir a fórmula da força de reação, utilizando valores incorretos para a vazão ou velocidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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