Um cilindro metálico de massa m_c = 50,0 kg contém água com massa m_w = 100 kg; o sistema total (m = 150 kg) é…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um cilindro metálico de massa m_c = 50,0 kg contém água com massa m_w = 100 kg; o sistema total (m = 150 kg) é erguido verticalmente por um cabo com aceleração constante a = 1,00 m·s?², partindo do repouso, por uma distância h = 5,00 m. Use g = 10 m·s?². Determine (com cálculos) a força de tração média no cabo e o trabalho realizado pelo cabo durante o deslocamento. Explique e apresente todos os passos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Massa total m = 50,0 + 100 = 150 kg. Tração T: SF = m·a ? T - m·g = m·a ? T = m(g + a) = 150·(10 + 1) = 150·11 = 1650 N. Velocidade final: v² = v0² + 2a h = 0 + 2·1,00·5,00 = 10 ? v = v10 m·s?¹. Variação da energia cinética ?K = ½ m(v² - v0²) = ½·150·10 = 750 J. Variação da energia potencial ?U = m g h = 150·10·5,00 = 7500 J. Trabalho pelo cabo W_cabo = ?K + ?U = 750 + 7500 = 8250 J. Verificação: W = T·h = 1650·5,00 = 8250 J, consistente.
Explicação
Os cálculos realizados consideram a soma das forças atuantes no sistema, levando em conta a aceleração e a gravidade, resultando na força de tração média no cabo. O trabalho realizado pelo cabo é obtido pela soma da variação da energia cinética e da energia potencial, que coincide com o cálculo direto do trabalho pela força de tração multiplicada pela distância. Assim, os resultados são consistentes e confirmam a relação entre as forças e o trabalho realizado no sistema.
Raio-X da questão
força de tração e trabalho
avaliacao
força e movimento · segunda lei de Newton
Revisar as leis de Newton e o conceito de trabalho em física.
O aluno pode confundir a força de tração com a força peso, não considerando a aceleração do sistema ao calcular a força resultante.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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