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Durante a corrida, uma pessoa apoia a parte anterior do pé no chão e eleva o calcanhar. Nesse movimento, o pé…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT302

Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Durante a corrida, uma pessoa apoia a parte anterior do pé no chão e eleva o calcanhar. Nesse movimento, o pé pode ser modelado como uma alavanca de segundo gênero: a articulação na região dos dedos funciona como ponto de apoio, o peso do corpo atua como carga entre esse apoio e a força exercida pelo tendão calcâneo. Em determinado instante, a carga equivalente ao peso apoiado sobre o pé é de 360 N. Essa carga atua a 0,25 m do ponto de apoio, enquanto o tendão exerce força a 0,90 m desse ponto. Desprezando outras forças e considerando o equilíbrio de momentos, determine a força exercida pelo tendão calcâneo. Com base no modelo biomecânico descrito, qual é o módulo da força exercida pelo tendão calcâneo, em newtons, para manter o pé em equilíbrio?

  1. A) 500 N
  2. B) 120 N
  3. C) 300 N
  4. D) 100 N
  5. E) 80 N

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

  1. Identifique os dados. A carga (peso apoiado sobre o pé) é 360 N, a 0,25 m do ponto de apoio. A força do tendão calcâneo está a 0,90 m do mesmo ponto. Queremos o módulo dessa força F.
  2. Use a condição de equilíbrio de momentos (torques). Em uma alavanca em equilíbrio, a soma dos momentos em relação ao ponto de apoio é zero. Como carga e tendão atuam em lados opostos do apoio, seus momentos têm sentidos contrários e devem ter o mesmo valor.
  3. Escreva a igualdade: carga vezes braço da carga = força do tendão vezes braço do tendão. Logo, 360 x 0,25 = F x 0,90.
  4. Calcule o produto do lado da carga: 360 x 0,25 = 90 N.m.
  5. Isole F: F = 90 / 0,90 = 100 N. Portanto, a força do tendão calcâneo tem módulo 100 N, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
  6. Verificação de coerência. Como o tendão atua mais longe do apoio que a carga, ele precisa de menos força para equilibrar o momento. Por isso a força do tendão (100 N) é menor que o peso apoiado (360 N), o que é compatível com a alavanca de segundo gênero.
  7. Por que as outras estão erradas. A (500 N) seria maior que a própria carga, o que contraria a vantagem mecânica desse arranjo. B (120 N) não corresponde à razão correta entre os braços, que é 0,25 para 0,90. C (300 N) resultaria de tratar as forças como se fossem subtraídas, e não igualadas pelos momentos. E (80 N) é o resultado de um erro de cálculo na divisão de 90 por 0,90.

💡 Dica: Aplique a fórmula do momento para encontrar a força de esforço.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente combinou os valores de forma inadequada e obteve uma força maior que a própria carga, ignorando que o tendão, por estar mais distante do apoio, precisa de menos força.

B Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno aplicou mal a razão entre os braços de alavanca, como se a carga fosse dividida por 3 em vez de multiplicada pela distância e dividida pela distância do tendão.

Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando incorretamente os valores de distância ou força, resultando em um cálculo errado da força de esforço.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno tratou a carga e a força do tendão como se atuassem no mesmo sentido, subtraindo valores em vez de igualar os momentos em lados opostos do apoio.

D Correta

No equilíbrio de momentos, os momentos da carga e da força do tendão devem ter o mesmo valor: F × 0,90 = 360 × 0,25. Assim, F = 90/0,90 = 100 N.

E Erradaerro: Atenção

O aluno calculou corretamente o momento da carga, mas cometeu um erro aritmético ao dividir 90 por 0,90, chegando a um valor menor que o correto.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil
Bloom Lembrar
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

equilíbrio de momentos

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

equilíbrio de momentos · cálculo de forças

📚 Reveja

Revisar o conceito de alavancas e cálculo de momentos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando incorretamente os valores de distância ou força, resultando em um cálculo errado da força de esforço.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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