Durante um exercício controlado, uma criança de massa m = 22,0 kg avança com velocidade v = 1,20 m/s e o…
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
Durante um exercício controlado, uma criança de massa m = 22,0 kg avança com velocidade v = 1,20 m/s e o instrutor a pára horizontalmente em ?t = 0,30 s, respeitando técnica e segurança. Calcule (a) o impulso J aplicado e (b) a força média F_med necessária. Use g quando necessário (g = 10 m/s²).
- A) O impulso J é calculado como J = m·v², resultando em 52,8 N·s.
- B) A força média F_med é igual a J·?t, que resulta em 7,2 N.
- C) Impulso J = ?p = m·v = 22,0·1,20 = 26,4 N·s; força média F_med = J/?t = 26,4/0,30 = 88 N (direção horizontal, oposta ao movimento).
- D) O impulso J é sempre positivo, independentemente da direção da força.
- E) A força média é calculada apenas utilizando a massa, sem considerar a velocidade.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa m = 22,0 kg, velocidade inicial v = 1,20 m/s, criança parada ao final (velocidade final zero) e intervalo de tempo Δt = 0,30 s. Passo 2: Calcular o impulso pelo teorema do impulso, que diz que o impulso é igual à variação da quantidade de movimento. Como a velocidade final é zero, J = Δp = m·v - 0 = 22,0 · 1,20 = 26,4 N·s, em módulo, com sentido oposto ao do movimento. Passo 3: Calcular a força média pelo impulso, usando J = F_med · Δt. Logo F_med = J / Δt = 26,4 / 0,30 = 88 N, na direção horizontal e em sentido oposto ao movimento. Passo 4: Conferir a resposta. A alternativa C traz exatamente J = 26,4 N·s e F_med = 88 N, o que coincide com a resolução independente e com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa m·v² em vez de m·v, o que não é a definição de impulso e não tem unidade de N·s. B usa F = J·Δt, invertendo a relação correta, que é F = J/Δt. D afirma que o impulso é sempre positivo, mas o impulso é um vetor e seu sinal depende do sentido da força em relação ao referencial adotado. E diz que a força média não depende da velocidade, mas a variação da quantidade de movimento, e portanto a força, depende da velocidade inicial.
💡 Dica: Calcule o impulso e a força média usando as fórmulas apropriadas.
Alternativa por alternativa
O aluno confunde a quantidade de movimento com a energia cinética ou com outra grandeza quadrática, elevando a velocidade ao quadrado no cálculo do impulso.
Por que engana: Confundir a fórmula do impulso, utilizando a velocidade ao quadrado em vez da velocidade simples na fórmula correta.
O aluno inverte a relação entre impulso, força e tempo, multiplicando o impulso pelo intervalo de tempo para obter a força, o que é uma fórmula incorreta.
?p = m·?v com ?v = -1,20 m/s dá J = 26,4 N·s. Força média constante: F_med = J/?t = 26,4/0,30 = 88 N; sinal oposto à velocidade para parar o aluno.
O aluno acredita que grandezas vetoriais como o impulso têm sempre valor positivo, ignorando que o sinal indica o sentido em relação ao referencial escolhido.
O aluno supõe que a força depende apenas da massa, como se o corpo precisasse de força mesmo sem variar sua velocidade, ignorando que a variação da velocidade é o que determina a força.
Raio-X da questão
impulso e força média
avaliacao
impulso e força média · movimento uniforme
Revisar as fórmulas de impulso e força média em dinâmica.
Confundir a fórmula do impulso, utilizando a velocidade ao quadrado em vez da velocidade simples na fórmula correta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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