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Em uma atividade de escalada esportiva realizada em uma aula de Educação Física, a análise das forças que…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Questão

Em uma atividade de escalada esportiva realizada em uma aula de Educação Física, a análise das forças que atuam sobre o corpo ajuda a avaliar a segurança do sistema de proteção. Um praticante de massa 70,0 kg cai verticalmente 2,00 m antes de o cabo de segurança começar a se alongar. Durante a parada, o cabo se alonga 1,50 m. Considere g = 10 m/s², despreze a resistência do ar e suponha que toda a energia mecânica perdida na queda seja transferida ao cabo. A força média do cabo deve ser entendida como a força média para cima exercida sobre o praticante durante o alongamento. Com base na situação descrita, qual é a força média aproximada exercida pelo cabo sobre o praticante durante a parada?

A) A força média é 9,33 × 10² N.
B) A força média é 1,63 × 10³ N.
C) A força média é 1,05 × 10³ N.
D) A força média é 2,45 × 10³ N.
E) A força média é 1,40 × 10³ N.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique os dados. Massa m = 70,0 kg, g = 10 m/s^2, queda livre h1 = 2,00 m, alongamento do cabo d = 1,50 m. Como a energia mecânica perdida na queda é transferida ao cabo, a energia dissipada corresponde ao trabalho do peso ao longo de toda a descida até o praticante parar. Passo 2: Calcule a distância total de descida. Ela é 2,00 m + 1,50 m = 3,50 m, pois o peso atua durante a queda livre e durante o alongamento do cabo. Passo 3: Calcule o trabalho do peso. W = m x g x H = 70,0 x 10 x 3,50 = 2450 J. Passo 4: Use o teorema trabalho-energia. Partindo do repouso e parando no repouso, a energia cinética final é zero, então o trabalho total é nulo: peso (2450 J) menos o trabalho da força média do cabo (F x 1,50) = 0. Passo 5: Isole a força. F = 2450 / 1,50 = 1633 N, ou seja, cerca de 1,63 x 10^3 N. Passo 6: Compare com as alternativas. A alternativa B é a correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa apenas a altura de 2,00 m na energia, deixando de considerar a descida total; C multiplica o peso pelo alongamento em vez de dividir a energia pelo alongamento; D usa a energia total sem dividir pelo alongamento do cabo, o que dá uma força excessiva; E considera somente a queda livre de 2,00 m como energia dissipada, ignorando o trabalho do peso durante o alongamento.

💡 Dica: Calcule a energia potencial e a energia elástica para encontrar a força média.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno considera apenas a altura da queda livre (2,00 m) como energia transferida ao cabo, calcula 70 x 10 x 2 = 1400 J e divide por 1,50 m, esquecendo que o peso também realiza trabalho durante o alongamento.

B Correta

Durante a queda e o alongamento, o praticante percorre uma distância vertical total de 2,00 m + 1,50 m = 3,50 m. O trabalho realizado pela força média do cabo, descontando o trabalho da gravidade durante o alongamento, satisfaz F_med · 1,50 = mg · 3,50. Assim, F_med = (70,0 · 10 · 3,50) / 1,50 ≈ 1,63 × 10³ N. A gravidade não deixa de atuar enquanto o cabo se alonga; por isso, considerar apenas a energia acumulada antes do alongamento subestima a força média.

C Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno multiplica o peso pelo alongamento do cabo (700 x 1,50 = 1050 N), tratando a força como se fosse proporcional ao deslocamento, sem usar a conservação de energia.

Por que engana: O aluno pode confundir a força média com a força peso, calculando apenas mg sem considerar a energia do estiramento do cabo.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula corretamente a energia total de 2450 J, mas não a divide pelo alongamento de 1,50 m, interpretando a energia como se fosse a própria força.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno usa apenas a energia da queda livre, 70 x 10 x 2 = 1400 J, e a iguala à força, sem dividir pelo alongamento e sem considerar o trabalho do peso durante a frenagem.

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 na queda

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

conservação de energia · cálculo de força média

📚 Reveja

Revisar conservação de energia e cálculo de forças.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a força média com a força peso, calculando apenas mg sem considerar a energia do estiramento do cabo.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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