Física2ª sérieBNCC EM13CNT204Fácil⏱ medio

Um caixote de massa m = 15 kg está em repouso sobre um piso horizontal. O coeficiente de atrito estático entre…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT204

Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um caixote de massa m = 15 kg está em repouso sobre um piso horizontal. O coeficiente de atrito estático entre caixote e piso é µ_s = 0,30. Considerando g = 10 m/s², qual é a mínima força horizontal F aplicada ao caixote para iniciar o movimento? Use f_s,max = µ_s·N.

A) F = 0 N, pois o caixote não se move quando não há força.
B) F = 15 N, equivalente à massa do caixote em repouso.
C) F = 60 N, são 10 N a mais que o necessário.
D) F = 30 N, o valor do coeficiente de atrito.
E) F_min = f_s,max = µ_s·m·g = 0,30·15·10 = 45 N.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Identifique as forças verticais. O peso do caixote é P = m·g = 15 · 10 = 150 N. Como o piso é horizontal e a força F é horizontal, a força normal tem o mesmo módulo do peso: N = 150 N.
Calcule a força de atrito estático máximo: f_s,max = µ_s · N = 0,30 · 150 = 45 N.
Enquanto F for menor ou igual a 45 N, o atrito estático equilibra F e o caixote permanece em repouso. Ao ultrapassar esse valor, o caixote começa a se mover. Logo, a mínima força horizontal para iniciar o movimento é F = 45 N.
Por que as outras estão erradas: A) sem força aplicada o caixote realmente não se move, mas a pergunta pede a força que inicia o movimento, não a ausência de força. B) 15 N é a massa em quilogramas, que não é grandeza de força. C) 60 N não decorre de nenhum cálculo com os dados do enunciado; o acréscimo de 10 N é arbitrário. D) 30 N corresponde apenas ao valor do coeficiente multiplicado por 100, pois o coeficiente é adimensional e não fornece força sem a normal.
Conclusão: a alternativa E está correta e coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Calcule a força de atrito máximo antes de determinar a força necessária.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno confunde equilíbrio estático com ausência de força, acreditando que, por o caixote estar parado, nenhuma força precisa ser aplicada. Não percebe que o atrito estático atua justamente para impedir o movimento até um limite.

B Erradaerro: Conceitual

O aluno trata a massa de 15 kg como se fosse uma força em newtons, sem usar a relação entre peso, normal e atrito. Não distingue grandezas de massa e de força.

C Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno obtém um valor sem base no cálculo, provavelmente por estimativa ou por somar um acréscimo arbitrário ao valor correto. Não aplica a fórmula f_s,max = µ_s · N com N = m·g.

Por que engana: Confundir a força mínima necessária para iniciar o movimento com a força de atrito ou a massa do caixote.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno toma o coeficiente de atrito como se fosse a própria força, ignorando a força normal. Esquece que o atrito depende de µ_s multiplicado pela normal, que aqui vale 150 N.

E Correta

A força de atrito estático máxima é f_s,max = µ_s·N com N = m·g. Para iniciar o movimento a força aplicada deve superar f_s,max. Substituindo: N = 15·10 = 150 N ? f_s,max = 0,30·150 = 45 N.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

força de atrito estático

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força de atrito estático · cálculo de força

📚 Reveja

Revisar a fórmula da força de atrito e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a força mínima necessária para iniciar o movimento com a força de atrito ou a massa do caixote.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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