Educação FísicaCrianças bem pequenas (1a7m-3a11m)Média⏱ medio

Durante um giro lúdico, uma criança de massa m = 10,0 kg descreve movimento circular horizontal com velocidade…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Questão

Durante um giro lúdico, uma criança de massa m = 10,0 kg descreve movimento circular horizontal com velocidade tangencial v = 1,5 m/s em raio r = 0,40 m. Calcule a força centrípeta F_c = m·v²/r (direção: radial, para dentro). Use SI.

A) A força é 15 N, pois é a soma da massa com a velocidade.
B) A força centrípeta é 20 N, devido à baixa velocidade.
C) F_c = 56,25 N, dirigida radialmente para o centro.
D) A força centrípeta é 30 N, aplicado a um raio maior.
E) A força centrípeta é 90 N, pois envolve uma força maior.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Identifique os dados do enunciado: m = 10,0 kg, v = 1,5 m/s e r = 0,40 m, todos no Sistema Internacional. Passo 2: Aplique a fórmula da força centrípeta, F_c = m·v²/r. Passo 3: Calcule v² = 1,5 · 1,5 = 2,25 (m/s)². Passo 4: Multiplique a massa pelo valor de v²: 10,0 · 2,25 = 22,5. Passo 5: Divida pelo raio: 22,5 / 0,40 = 56,25 N. Passo 6: Conclusão: F_c = 56,25 N, dirigida radialmente para o centro da trajetória, o que corresponde à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a alternativa A é incorreta porque força centrípeta não é soma de massa com velocidade, e sim o produto m·v²/r. A alternativa B é incorreta porque a força não é pequena só por causa da velocidade baixa; o valor depende de m, v² e r, e 20 N não resulta da fórmula. A alternativa D é incorreta porque o raio aparece no denominador, então um raio maior diminui a força e não a aumenta, além de 30 N não ser o resultado do cálculo. A alternativa E é incorreta porque 90 N corresponde a dobrar a velocidade antes de elevar ao quadrado (3² = 9, 10 · 9 = 90) e ignorar o raio.

💡 Dica: Aplique a fórmula da força centrípeta diretamente.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que a força centrípeta resulta da soma da massa com a velocidade, sem entender que a grandeza depende do produto da massa pelo quadrado da velocidade e do inverso do raio.

B Erradaerro: Senso comuma que mais engana

O aluno supõe que, como a velocidade é baixa, a força também deve ser pequena, e escolhe um valor arbitrário sem aplicar a fórmula com m, v e r.

Por que engana: Confundir a fórmula da força centrípeta, aplicando incorretamente a massa ou a velocidade na equação.

C Correta

Força centrípeta F_c = m·v²/r; com m = 10,0 kg, v = 1,5 m/s e r = 0,40 m: F_c = 10,0·(1,5)²/0,40 = 56,25 N, apontando para o centro (inward).

D Erradaerro: Procedimental

O aluno posiciona o raio no numerador ou interpreta que um raio maior aumenta a força, invertendo a relação de proporcionalidade inversa com r, e não efetua corretamente m·v²/r.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula v² como (2·1,5)² = 9, multiplicando a velocidade por 2 por engano, e ignora a divisão pelo raio, obtendo 10 · 9 = 90 N.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Analisar

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 centrípeta

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força centrípeta · movimento circular

📚 Reveja

Revisar a fórmula da força centrípeta e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a fórmula da força centrípeta, aplicando incorretamente a massa ou a velocidade na equação.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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