Educação FísicaCrianças pequenas (4a-5a11m)Fácil⏱ longo

Uma criança de massa m = 16,0 kg está em pé sobre o tatame. A linha dos dedos dos pés situa-se a uma distância…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Questão

Uma criança de massa m = 16,0 kg está em pé sobre o tatame. A linha dos dedos dos pés situa-se a uma distância horizontal x = 0,08 m à frente do centro de massa. Um colega aplica uma força horizontal constante F = 24 N ao nível do tronco, a uma altura h = 0,60 m acima do solo. Considere g = 10 m/s². Usando torque (t = F·h) e torque de restauração da gravidade (t_rest = m·g·x), determine se a criança tenderá a tombar para frente em torno dos dedos dos pés.

A) O torque de restauração é nulo, então não há tombamento.
B) A criança não tombará, pois a força F é menor que a gravidade.
C) A criança tombará para trás, pois a altura do tronco é muito grande.
D) O torque aplicado é 10 N·m, menor que o torque de restauração.
E) Sim. A criança tende a tombar porque t_aplicado = 24·0,60 = 14,4 N·m > t_rest = 16·10·0,08 = 12,8 N·m.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Identifique o efeito de cada força sobre o tombamento. A força horizontal F, aplicada a 0,60 m do solo, tende a girar o corpo em torno dos dedos dos pés no sentido de tombar para frente. O peso, atuando no centro de massa, que está 0,08 m atrás da linha dos dedos, produz um torque de restauração que resiste a esse giro.
Calcule o torque aplicado pela força do colega: t = F·h = 24 N × 0,60 m = 14,4 N·m.
Calcule o torque de restauração da gravidade: t_rest = m·g·x = 16,0 kg × 10 m/s² × 0,08 m = 12,8 N·m.
Compare os dois torques. Como 14,4 N·m é maior que 12,8 N·m, o torque que tende a tombar supera o torque que restaura o equilíbrio. Portanto a criança tende a tombar para frente em torno dos dedos dos pés. Isso coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras alternativas estão erradas. A: o torque de restauração não é nulo, pois vale 12,8 N·m. B: o critério não é comparar a força com o peso, e sim comparar os torques em torno do ponto de apoio. C: a altura do tronco aumenta o torque aplicado, o que favorece o tombamento para frente, e não o tombamento para trás. D: o valor 10 N·m está errado, pois o torque aplicado é 24 × 0,60 = 14,4 N·m, e a conclusão de que ele seria menor que 12,8 N·m também está incorreta.

💡 Dica: Calcule os torques e compare-os para determinar o resultado.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno supõe que, por estar em pé e parada, a criança não tem torque de restauração, ou confunde o torque da gravidade com algo que se anula. Não calcula m·g·x, que vale 12,8 N·m.

B Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno compara intensidades de forças (F = 24 N com o peso de 160 N) e acredita que a força deve superar o peso para haver tombamento. Ignora que o efeito depende do braço de alavanca, ou seja, do torque em torno dos dedos.

Por que engana: Confundir a relação entre a força aplicada e o torque de restauração, levando a uma conclusão errada sobre o tombamento.

C Erradaerro: Senso comum

O aluno inverte o sentido do efeito, achando que um tronco mais alto faz a criança tombar para trás. Na verdade, a altura aumenta o braço da força F e favorece o tombamento para frente.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula mal o torque aplicado, obtendo 10 N·m em vez de 14,4 N·m, e por isso conclui erradamente que ele é menor que o torque de restauração. Trata-se de erro de cálculo com conclusão invertida.

E Correta

Compare os torques: t_aplicado = F·h = 24 N·0,60 m = 14,4 N·m; t_rest = m·g·x = 16 kg·10 m/s²·0,08 m = 12,8 N·m. Como 14,4 > 12,8, o momento que tenta girar é maior que o momento de restauração, ocorrendo tombamento.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

torque e equilíbrio

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

torque e equilíbrio · forças e movimentos

📚 Reveja

Revisar os conceitos de torque e equilíbrio de forças.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre a força aplicada e o torque de restauração, levando a uma conclusão errada sobre o tombamento.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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