BiologiaENEMBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

UM SISTEMA COMBINADO (DISCERTIVO): Um sistema eleva uma carga de massa m = 200 kg por h = 1,50 m. O sistema é…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

UM SISTEMA COMBINADO (DISCERTIVO): Um sistema eleva uma carga de massa m = 200 kg por h = 1,50 m. O sistema é composto por uma alavanca de 2º gênero com braço de carga a_l = 0,20 m e braço de esforço a_e = 0,80 m que puxa verticalmente um cabo conectado a um bloco móvel que sustenta a carga por duas cordas (vantagem mecânica do bloco móvel MA_p = 2). Com base nas relações entre forças e deslocamentos em máquinas simples, descreva e calcule: (a) a força de esforço F requerida (N), (b) o deslocamento do ponto de aplicação do esforço s (m) para elevar a carga h, e (c) o trabalho realizado pelo esforço e o trabalho realizado pela força peso. Use g = 10 m/s² e escreva todas as fórmulas utilizadas.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: 1) Calcule o peso: W = m·g = 200 kg·10 m/s² = 2000 N. 2) Vantagem mecânica da alavanca: MA_alav = a_e / a_l = 0,80 / 0,20 = 4. 3) Vantagem mecânica total (alavanca × bloco móvel): MA_tot = MA_alav · MA_p = 4 · 2 = 8. 4) Força de esforço requerida (ideia): F = W / MA_tot = 2000 N / 8 = 250 N. 5) Relação de deslocamentos: MA = s / h ? s = MA_tot · h = 8 · 1,50 m = 12,0 m. 6) Trabalho realizado pelo esforço (ideal, sem perdas): W_in = F · s = 250 N · 12,0 m = 3000 J. Trabalho realizado pela força peso: W_out = W · h = 2000 N · 1,50 m = 3000 J. Observação final: em máquina ideal (sem atrito) trabalho de entrada = trabalho de saída; energia está conservada.

Explicação

Os cálculos realizados seguem as leis das máquinas simples, utilizando as relações de vantagem mecânica para determinar a força de esforço e o deslocamento necessário para elevar a carga. A conservação de energia é respeitada, pois o trabalho realizado pelo esforço é igual ao trabalho realizado pela força peso em um sistema ideal. Assim, a análise demonstra a eficiência do sistema combinado em elevar a carga com menor esforço.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

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

máquinas simples e trabalho

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

máquinas simples · trabalho e energia

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de trabalho e força em máquinas simples.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre força e deslocamento, não aplicando corretamente as fórmulas de trabalho e vantagem mecânica.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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