Física2ª sérieBNCC EM13CNT101Fácil⏱ medio

Um caixote de massa m = 20 kg repousa sobre um piso horizontal. O coeficiente de atrito estático entre caixote…

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 caixote de massa m = 20 kg repousa sobre um piso horizontal. O coeficiente de atrito estático entre caixote e piso é µ_s = 0,28. Qual a menor força horizontal F necessária para iniciar o movimento? Use g = 10 m/s². A força é aplicada paralela ao piso.

A) A força necessária é zero, já que o caixote está em repouso.
B) A força necessária para iniciar o movimento é 100 N.
C) A menor força horizontal necessária é 30 N.
D) A força necessária é igual ao dobro da massa do caixote.
E) F_min = µ_s · m · g = 0,28 · 20 · 10 = 56 N.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Identifique o que a questão pede. Queremos a menor força horizontal F que faz o caixote começar a se mover, ou seja, a força que vence o atrito estático máximo. Passo 2: Calcule o peso do caixote e a força normal. Como o piso é horizontal e a força é paralela ao piso, a normal N é igual ao peso: N = m·g = 20 · 10 = 200 N. Passo 3: Calcule o atrito estático máximo, que é o produto do coeficiente de atrito estático pela normal: f_s,max = µ_s · N = 0,28 · 200 = 56 N. Passo 4: Enquanto F for menor que 56 N, o atrito estático equilibra a força aplicada e o caixote continua parado. Ao atingir 56 N, o atrito chega ao limite e o movimento se inicia. Logo, F_min = 56 N, que é exatamente a alternativa E. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A: o caixote parado não significa força nula, pois o atrito estático reage à força aplicada até um limite. B: 100 N não corresponde a µ_s · m · g nem a nenhum cálculo correto com os dados. C: 30 N não resulta de µ_s, m e g do enunciado. D: força não é igual a massa; o resultado seria uma grandeza sem sentido físico, além de não depender do atrito. Resposta final: alternativa E, coincidindo com o gabarito oficial.

💡 Dica: Calcule a força de atrito estático máxima antes de determinar a força necessária.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Senso comum

Acredita que, como o caixote está em repouso, nenhuma força é necessária para mantê-lo ou para iniciar o movimento. Não percebe que o atrito estático reage à força aplicada até um valor máximo.

B Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Provavelmente calculou a força de atrito com um valor incorreto, por exemplo tomando metade do peso (200/2) ou usando um coeficiente diferente do dado, sem seguir a fórmula f = µ_s · N.

Por que engana: Confundir a força necessária para iniciar o movimento com a força de atrito estático, subestimando o valor ao considerar que a força é zero.

C Erradaerro: Procedimental

Errou o cálculo do produto µ_s · m · g, possivelmente trocando o coeficiente ou multiplicando valores de forma incorreta, sem usar o peso de 200 N e o coeficiente 0,28 corretamente.

D Erradaerro: Conceitual

Confunde grandezas diferentes, tratando força como se fosse igual a uma massa. Não reconhece que a força de atrito depende do coeficiente e da força normal, não da massa isoladamente.

E Correta

No repouso N = m·g = 20·10 = 200 N. A máxima força de atrito estático é F_at_max = µ_s·N = 0,28·200 = 56 N; a força aplicada deve igualar esse valor para vencer o atrito estático.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

força de atrito estático

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força de atrito estático · cálculo de força

📚 Reveja

Revisar a fórmula da força de atrito estático e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a força necessária para iniciar o movimento com a força de atrito estático, subestimando o valor ao considerar que a força é zero.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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