Durante uma prática de salto urbano, um atleta de massa m = 40 kg cai de altura h = 1,20 m e absorve a energia…
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 uma prática de salto urbano, um atleta de massa m = 40 kg cai de altura h = 1,20 m e absorve a energia de impacto flexionando pernas por uma distância ?x = 0,25 m até parar. Usando g = 10 m/s², estime a força média de contato Fcont (em N) exercida pelo solo sobre o corpo, considerando (Fcont - mg)·?x = mgh.
- A) Fcont ˜ 1,2×10³ N, calculando h como 0,5 m em vez de 1,2 m.
- B) Fcont ˜ 1,0×10³ N, desconsiderando a energia potencial do atleta.
- C) Fcont ˜ 4,8×10³ N, ignorando a massa e usando uma distância arbitrária.
- D) Fcont ˜ 3,0×10³ N, usando ?x=0,5 m em vez de 0,25 m.
- E) Fcont ˜ 2,32×10³ N (para cima).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. m = 40 kg, h = 1,20 m, deslocamento de frenagem dx = 0,25 m e g = 10 m/s^2. Logo, o peso é mg = 40 x 10 = 400 N e a energia potencial inicial é mgh = 400 x 1,20 = 480 J.
- Aplique a relação dada (Fcont - mg) x dx = mgh. Substituindo, (Fcont - 400) x 0,25 = 480.
- Isole Fcont. Fcont - 400 = 480 / 0,25 = 1920, então Fcont = 1920 + 400 = 2320 N, ou seja, 2,32 x 10^3 N.
- Determine o sentido. O solo empurra o atleta para cima para desacelerá-lo, por isso a força de contato é para cima. A alternativa E é a única que traz o valor correto com o sentido correto.
- Verifique as alternativas erradas. A usa h = 0,5 m em vez de 1,20 m, o que dá um valor diferente de 2320 N. B ignora a energia potencial, então não há trabalho a ser absorvido pelo solo. C não segue a relação dada, pois a massa e a distância não são usadas corretamente. D usa dx = 0,5 m, o que altera o resultado, e o número 3,0 x 10^3 N não corresponde ao cálculo com essa distância. Assim, o gabarito E está correto.
💡 Dica: Aplique a fórmula dada para encontrar a força média de contato.
Alternativa por alternativa
Trocou a altura de 1,20 m por 0,5 m ao calcular a energia potencial, o que reduz mgh para 200 J e a força para cerca de 1,2 x 10^3 N.
Acredita que a energia potencial do atleta pode ser desprezada, tratando a força de contato como se o impacto não exigisse absorção de energia da queda.
Por que engana: Desconsiderar a energia potencial do atleta ao calcular a força média de contato, levando a um valor incorreto.
Desconsidera a massa e usa uma distância arbitrária no cálculo, o que quebra a relação entre trabalho, energia potencial e força de contato.
Usa o deslocamento de 0,5 m em vez de 0,25 m, o que muda a força calculada; o valor 3,0 x 10^3 N, porém, não é consistente com esse próprio cálculo.
Da relação (Fcont - mg)?x = mgh ? Fcont = mg + mgh/?x. Substituindo: 40·10 + (40·10·1,2)/0,25 = 400 + 1920 = 2320 N.
Raio-X da questão
força média de contato
avaliacao
energia potencial gravitacional · força média de contato
Revisar a relação entre energia potencial e força de impacto.
Desconsiderar a energia potencial do atleta ao calcular a força média de contato, levando a um valor incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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