Durante um treino, um aluno de massa 56 kg realiza uma queda controlada e, ao rolar, transforma a energia…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante um treino, um aluno de massa 56 kg realiza uma queda controlada e, ao rolar, transforma a energia potencial gravitacional em trabalho realizado pelo atrito. Considere g = 10 m/s², altura h = 0,80 m e distância de rolamento d = 1,20 m. Calcule o valor médio da força de atrito, em newtons, responsável por dissipar essa energia durante o rolamento.
- A) F_f = m · g · h · d = 537,6 N (aprox.).
- B) F_f = (m · g · h) / d = (56 · 10 · 0,80) / 1,20 = 373,3 N (aprox.).
- C) F_f = (m · g · h) / (d + h) = 219,6 N (aprox.).
- D) F_f = (m · g · d) / h = 840 N.
- E) F_f = m · g · h = 448 N.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- A energia potencial gravitacional perdida na queda é Ep = m · g · h = 56 · 10 · 0,80 = 448 J. Essa energia é dissipada pelo trabalho do atrito. Passo 2: O trabalho da força de atrito é τ = F_f · d, pois o atrito atua ao longo da distância de rolamento d = 1,20 m. Como o trabalho do atrito dissipa toda a energia, F_f · d = 448 J. Passo 3: Isolando a força, F_f = 448 / 1,20 = 373,3 N (aprox.). Passo 4: Portanto a alternativa B está correta, e o resultado coincide com o gabarito oficial. Passo 5: A alternativa A está errada porque multiplica a energia pela distância, em vez de dividir, o que daria um trabalho e não uma força. A alternativa C está errada porque soma uma distância (d) a uma altura (h), o que não tem sentido físico, e o resultado numérico também não bate. A alternativa D está errada porque inverte os papéis de h e d, multiplicando por d e dividindo por h. A alternativa E está errada porque entrega a energia em joules como se fosse força em newtons, esquecendo a divisão pela distância.
💡 Dica: Calcule a energia potencial e divida pela distância para encontrar a força de atrito.
Alternativa por alternativa
O aluno multiplica a energia pela distância, como se F_f = Ep · d, em vez de usar a relação de trabalho F_f · d = Ep e isolar a força.
A energia potencial gravitacional é E = m · g · h. Como essa energia é dissipada pelo trabalho do atrito, temos F_f · d = m · g · h. Portanto, F_f = (m · g · h) / d. Substituindo os valores, F_f = (56 · 10 · 0,80) / 1,20 = 373,3 N, aproximadamente.
O aluno divide a energia pela soma d + h, misturando grandezas de natureza igual (comprimentos), mas sem relação física com o trabalho do atrito.
O aluno inverte os papéis da altura e da distância, multiplicando por d e dividindo por h, e assim não respeita a relação entre trabalho, força e deslocamento.
O aluno confunde energia (joules) com força (newtons) e esquece que é preciso dividir a energia pela distância de rolamento para obter a força média.
Raio-X da questão
força de atrito
avaliacao
energia potencial · força de atrito
Revisar a conversão de energia potencial em trabalho e a fórmula da força de atrito.
Confundir a fórmula da força de atrito com a de velocidade média, aplicando incorretamente as variáveis.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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