Durante treino, o punho (massa efetiva m = 3,0 kg) de um aluno move-se a v_i = 6,0 m/s e é desacelerado pela…
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 treino, o punho (massa efetiva m = 3,0 kg) de um aluno move-se a v_i = 6,0 m/s e é desacelerado pela guarda para v_f = 2,0 m/s em ?t = 0,050 s. Calcule a força média F (N) aplicada pela guarda, direcionalmente oposta ao movimento. Use ?p = m·?v e F = ?p/?t.
- A) F = 180 N, na mesma direção do movimento.
- B) F = 100 N, direção vertical.
- C) F = 120 N, direção oposta ao movimento do punho.
- D) F = 60 N, aplicada por 0,200 s.
- E) F = 240 N, direção oposta ao movimento do punho.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 3,0 kg, velocidade inicial v_i = 6,0 m/s, velocidade final v_f = 2,0 m/s e intervalo de tempo de 0,050 s. Passo 2: Calcule a variação de velocidade, tomando o sentido inicial do movimento como positivo: variação de v = v_f - v_i = 2,0 - 6,0 = -4,0 m/s. O sinal negativo indica que a velocidade diminuiu, ou seja, que a força atuou no sentido contrário ao movimento. Passo 3: Calcule a variação da quantidade de movimento: variação de p = m · variação de v = 3,0 · (-4,0) = -12 kg·m/s. Passo 4: Calcule a força média: F = variação de p / variação de t = -12 / 0,050 = -240 N. O módulo é 240 N e o sinal negativo confirma a direção oposta ao movimento. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa E (240 N, direção oposta ao movimento do punho) está correta, de acordo com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A tem sentido errado e valor que não corresponde ao cálculo; B coloca a força na vertical, mas o movimento e a desaceleração ocorrem na mesma reta horizontal; C usaria apenas a velocidade final, ignorando a velocidade inicial; D usa 0,200 s no lugar do tempo dado, que é 0,050 s.
💡 Dica: Calcule a variação de velocidade antes de aplicar a fórmula da força.
Alternativa por alternativa
O aluno acertaria a intensidade da força somente por acaso, mas erra o sentido, supondo que a guarda empurra o punho no mesmo sentido em que ele se move. Uma força que reduz a velocidade atua sempre no sentido oposto à velocidade.
O aluno acredita que a força tem direção vertical, talvez confundindo a ação da guarda com o peso ou com um impacto vertical. Como a desaceleração ocorre na direção do movimento, a força deve estar nessa mesma reta.
O aluno usa somente a velocidade final (2,0 m/s) no cálculo da variação da quantidade de movimento, ignorando a velocidade inicial de 6,0 m/s. Assim, obtém 3,0 · 2,0 / 0,050 = 120 N.
Por que engana: Confundir a direção da força média, escolhendo uma alternativa que indica a mesma direção do movimento em vez da direção oposta.
O aluno calcula a variação da quantidade de movimento corretamente (12 kg·m/s), mas utiliza 0,200 s como intervalo de tempo, lendo mal o dado do enunciado. Com isso chega a 60 N.
?v = v_f-v_i = -4,0 m/s; ?p = m·?v = 3,0·(-4,0) = -12,0 kg·m/s; F = ?p/?t = -12,0/0,050 = -240 N ? magnitude 240 N, sentido oposto ao movimento.
Raio-X da questão
força média
avaliacao
força e movimento · segunda lei de Newton
Revisar as fórmulas de força e variação de momento linear.
Confundir a direção da força média, escolhendo uma alternativa que indica a mesma direção do movimento em vez da direção oposta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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