Um praticante de massa m = 60,0 kg realiza rapel desde uma plataforma a 12,0 m do solo até parar 1,0 m acima…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um praticante de massa m = 60,0 kg realiza rapel desde uma plataforma a 12,0 m do solo até parar 1,0 m acima do solo (queda vertical h = 11,0 m). O dispositivo de atrito aplica força de frenagem constante F = 800 N ao longo da corda durante a descida (usar g = 10 m/s²). Calcule, com equações, se a força F é suficiente para dissipar a energia potencial m·g·h (use W = F·d) e indique a margem de segurança em porcentagem. Considere deslocamento d = h = 11,0 m.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia potencial a dissipar: E_p = m·g·h = 60,0 kg·10 m/s²·11,0 m = 6 600 J. Trabalho de frenagem: W = F·d = 800 N·11,0 m = 8 800 J. Como W > E_p, a frenagem é suficiente. Energia excedente = 8 800 - 6 600 = 2 200 J. Margem = (W/E_p - 1)·100% = (8 800/6 600 - 1)·100% ˜ 33% de margem de segurança. Recomenda-se verificar resistência dinâmica do sistema e evitar choques para manter essa margem.
Explicação
A energia potencial do praticante durante a descida é calculada com base em sua massa, a aceleração da gravidade e a altura, resultando em 6 600 J. O trabalho realizado pela força de frenagem é maior, totalizando 8 800 J, o que garante que a frenagem é adequada para evitar uma queda livre. A margem de segurança é expressa como uma porcentagem do excesso de energia dissipada em relação à energia potencial, indicando que o sistema possui uma reserva de segurança de aproximadamente 33%.
Raio-X da questão
energia potencial e trabalho
avaliacao
energia potencial · trabalho e força
Revisar os conceitos de energia potencial e trabalho em física.
O aluno pode confundir a força de frenagem com a força gravitacional, não considerando a dissipação de energia corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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