Um motor aplica força tangencial constante F = 120 N sobre um carrinho que se desloca horizontalmente com…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um motor aplica força tangencial constante F = 120 N sobre um carrinho que se desloca horizontalmente com velocidade constante v = 2,50 m/s. Calcule a potência mecânica P entregue pelo motor. Use P = F·v (P em W, F em N, v em m/s).
- A) P = F + v = 120 N + 2,50 m/s = 122,50 W
- B) P = F·v² = 120 N · (2,50 m/s)² = 750 W
- C) P = F/v = 120 N / 2,50 m/s = 48 W
- D) P = F - v = 120 N - 2,50 m/s = 117,50 W
- E) P = F·v = 120 N · 2,50 m/s = 300 W.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- A potência mecânica de uma força constante que atua na direção do movimento, com velocidade constante, é dada por P = F·v, onde F é a força em newtons e v é a velocidade em metros por segundo.
- Substituindo os valores do enunciado: P = 120 N · 2,50 m/s = 300 W.
- Conferindo a unidade: newton vezes metro por segundo é igual a joule por segundo, ou seja, watt, que é a unidade de potência. Logo, o resultado 300 W está em unidade coerente.
- Por que as outras alternativas estão erradas: A soma F + v (alternativa A) não tem sentido físico, pois soma grandezas de natureza diferente (força e velocidade). A alternativa B eleva a velocidade ao quadrado, o que não faz parte da fórmula da potência de força constante. A alternativa C divide a força pela velocidade, operação que não corresponde à potência e resultaria em unidade de newton por metro por segundo. A alternativa D subtrai grandezas de natureza diferente, sem significado físico.
- Conclusão: a resposta correta é a alternativa E, com P = 300 W, coincidindo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Aplique P = F·v e substitua os valores com as unidades indicadas.
Alternativa por alternativa
O aluno somou a força e a velocidade como se fossem grandezas de mesma natureza, trocando a multiplicação pela adição na fórmula da potência.
O aluno acreditou que a potência depende do quadrado da velocidade, como ocorre na energia cinética, e não linearmente da velocidade.
Por que engana: O aluno pode escolher uma operação incorreta entre força e velocidade ou calcular com v², sem aplicar a relação fornecida P = F·v.
O aluno inverteu a operação e dividiu a força pela velocidade, confundindo a relação F·v com a relação entre força e velocidade de forma inversa.
O aluno subtraiu força e velocidade, trocando o operador da fórmula por sinal de subtração e ignorando que as grandezas têm unidades diferentes.
Potência mecânica em movimento retilíneo constante é P = F·v. Substituindo F = 120 N e v = 2,50 m/s resulta P = 300 W.
Raio-X da questão
Potência mecânica e velocidade
diagnostico
Multiplicação de grandezas físicas · Unidades de força e velocidade
Revise a relação entre potência, força tangencial e velocidade, incluindo o uso correto da multiplicação e das unidades.
O aluno pode escolher uma operação incorreta entre força e velocidade ou calcular com v², sem aplicar a relação fornecida P = F·v.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
abstrato
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