Em um exercício de contenção controlada, uma criança m = 18,0 kg é parada horizontalmente de v = 1,50 m/s em…
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
Em um exercício de contenção controlada, uma criança m = 18,0 kg é parada horizontalmente de v = 1,50 m/s em ?t = 0,20 s. Determine a força média horizontal F_avg (N) que o instrutor aplica (magn). Use ?p = m·?v, unidades SI.
- A) F_avg = ?p/?t = m·v/?t = 135 N horizontal
- B) F_avg = 54 N, tomando em conta o tempo total de parada.
- C) F_avg = 90 N, pois é igual ao peso da criança.
- D) F_avg = 45 N, equivalente a metade da velocidade inicial.
- E) F_avg = 100 N, calculando com base na gravidade.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 18,0 kg, a velocidade inicial é v = 1,50 m/s, que se reduz a zero na parada, e o intervalo é Δt = 0,20 s. Passo 2: Calcule a variação da quantidade de movimento. Δp = m·Δv = 18,0 × (0 − 1,50) = −27 kg·m/s, cujo módulo é 27 kg·m/s. Passo 3: Aplique o teorema do impulso, F_avg·Δt = Δp, logo F_avg = Δp/Δt = 27/0,20 = 135 N. A força tem direção horizontal e sentido oposto ao movimento. Passo 4: Compare com o gabarito oficial. O resultado coincide com a alternativa A, portanto o gabarito está correto. Passo 5: Análise das demais. A alternativa B está errada porque 54 N não sai de Δp/Δt com Δt = 0,20 s. A alternativa C está errada porque força média de contenção não é igual ao peso da criança. A alternativa D está errada porque a força não depende de metade da velocidade inicial. A alternativa E está errada porque a gravidade não determina a força de contenção horizontal.
💡 Dica: Calcule a variação de momento e divida pelo tempo.
Alternativa por alternativa
?p = m·v = 18·1.5 = 27 kg·m/s; F_avg = ?p/?t = 27/0.20 = 135 N. Direção oposta ao movimento.
O aluno provavelmente usou um intervalo de tempo errado, como 0,5 s em vez de 0,20 s, ao tomar o tempo total de parada, e calculou 27/0,5 = 54 N.
O aluno confundiu força de contenção com peso e igualou a força média ao peso da criança, ignorando que a força horizontal depende da variação da quantidade de movimento e do tempo.
Por que engana: Confundir a força média com o peso da criança, utilizando a gravidade em vez da variação de velocidade.
O aluno tratou a metade da velocidade como se fosse a força, sem aplicar o impulso e sem relacionar a força à variação da quantidade de movimento e ao tempo de parada.
O aluno acreditou que a força de contenção horizontal depende da gravidade e ignorou a variação da quantidade de movimento e o intervalo de tempo.
Raio-X da questão
força média
avaliacao
força média · impulso linear
Revisar a relação entre força, massa e variação de velocidade.
Confundir a força média com o peso da criança, utilizando a gravidade em vez da variação de velocidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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