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Em uma aula de Educação Física sobre segurança no ciclismo de trilha, os estudantes analisaram a aterrissagem…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Questão

Em uma aula de Educação Física sobre segurança no ciclismo de trilha, os estudantes analisaram a aterrissagem após um salto. Uma bicicleta com ciclista, de massa total igual a 75 kg, cai verticalmente de uma altura de 1,50 m. Ao tocar o solo, a suspensão comprime-se 0,40 m até interromper o movimento. Para estimar a intensidade do impacto, considere g = 10 m/s², despreze a resistência do ar e suponha que a desaceleração durante a compressão seja uniforme. Com base nessa situação, qual é aproximadamente o módulo da força média vertical exercida pela suspensão sobre o conjunto bicicleta-ciclista durante a compressão, considerando também o peso do conjunto?

A) 3562,5 N, dirigida para cima
B) 1500 N, dirigida para cima
C) 750 N, dirigida para cima
D) 2812,5 N, dirigida para cima
E) 2062,5 N, dirigida para baixo

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Encontre a velocidade no instante do toque no solo, usando Torricelli para queda livre: v^2 = 2 x g x h = 2 x 10 x 1,50 = 30 (m/s)^2, logo v = raiz de 30, aproximadamente 5,48 m/s. Passo 2: Calcule a desaceleração uniforme durante a compressão de 0,40 m, até a velocidade zerar: v^2 = 2 x a x d, então a = 30 / (2 x 0,40) = 37,5 m/s^2, dirigida para cima (oposta ao movimento). Passo 3: Aplique a Segunda Lei de Newton no sentido vertical, adotando para cima como positivo. A força da suspensão F (para cima) e o peso P (para baixo) atuam no conjunto, e a resultante deve apontar para cima com módulo m x a. Logo F - P = m x a, ou seja, F = m x (g + a) = 75 x (10 + 37,5) = 75 x 47,5 = 3562,5 N, dirigida para cima. Passo 4: Essa é a força que a suspensão exerce, já considerando o peso do conjunto, como pede o enunciado. A alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: B (1500 N) não tem origem física na situação; C (750 N) é apenas o peso, o que valeria para um sistema em repouso e ignora a desaceleração; D (2812,5 N) é a força resultante m x a, que não inclui o peso, contrariando o enunciado; E (2062,5 N, para baixo) resulta de subtrair g de a e inverter o sentido, o que não corresponde à força real da suspensão, que sempre aponta para cima.

💡 Dica: Calcule a aceleração usando a fórmula v² = 2as antes de encontrar a força média.

Alternativa por alternativa

A Correta

A velocidade imediatamente antes do contato é obtida por v² = 2gh: v² = 2 · 10 · 1,50 = 30 m²/s². Durante a compressão, a desaceleração tem módulo a = v²/(2s) = 30/(2 · 0,40) = 37,5 m/s². Como a suspensão precisa produzir uma força para cima que, além de equilibrar o peso, gere essa aceleração para cima, N − mg = ma. Assim, N = m(a + g) = 75 · (37,5 + 10) = 3562,5 N. Portanto, a força média da suspensão tem módulo de 3562,5 N e direção para cima.

B Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno provavelmente multiplicou massa, gravidade e altura (75 x 10 x 1,50 = 1125, ou valores próximos) ou usou a altura como se fosse uma força, confundindo energia potencial com força.

Por que engana: O aluno pode confundir a aceleração da queda com a desaceleração durante a amortização, resultando em um cálculo incorreto da força média.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno considerou apenas o peso do conjunto (75 x 10 = 750 N), como se a suspensão só precisasse equilibrar o peso, esquecendo que há uma desaceleração durante a compressão.

D Erradaerro: Interpretação

O aluno calculou corretamente a resultante m x a = 75 x 37,5 = 2812,5 N, mas esqueceu de somar o peso do conjunto, que o enunciado pede explicitamente para considerar.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno subtraiu g da desaceleração (37,5 - 10 = 27,5) e obteve 75 x 27,5 = 2062,5 N, invertendo ainda o sentido da força para baixo, o que mostra confusão sobre os sentidos das forças e da aceleração.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

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

força média em queda

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força média e aceleração · movimento uniformemente acelerado

📚 Reveja

Revisar as leis de Newton e o cálculo de força em movimentos uniformes.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a aceleração da queda com a desaceleração durante a amortização, resultando em um cálculo incorreto da força média.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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