Durante um rapel em trilha, um praticante de massa m = 70,0 kg desce com velocidade constante v = 0,50 m/s…
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
Durante um rapel em trilha, um praticante de massa m = 70,0 kg desce com velocidade constante v = 0,50 m/s. Considere g = 10 m/s². Assumindo movimento vertical e que a força de frenagem do dispositivo equilibra o peso, calcule a) potência dissipada P pelo dispositivo e b) energia dissipada ?E em t = 3,0 min. Use P = F·v e E = P·t. Unidades SI.
- A) P = 0 W; ?E = 0 J
- B) P = 3500 W; ?E = 3,15×10^5 J
- C) P = 140 W; ?E = 2,52×10^4 J
- D) P = 700 W; ?E = 1,26×10^5 J
- E) P = 350 W; ?E = 6,3×10^4 J (63 000 J).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. m = 70,0 kg, v = 0,50 m/s, g = 10 m/s² e t = 3,0 min, que equivale a 180 s no SI.
- Como a velocidade é constante, a força de frenagem equilibra o peso. Logo F = m·g = 70,0 × 10 = 700 N.
- Calcular a potência com P = F·v = 700 × 0,50 = 350 W. Essa é a alternativa (a).
- Calcular a energia dissipada com E = P·t = 350 × 180 = 63 000 J, ou 6,3×10^4 J. Essa é a alternativa (b).
- Conclusão: a alternativa correta é a E, que coincide com o gabarito oficial.
- As outras alternativas estão erradas: A supõe que não há dissipação com velocidade constante, o que é falso porque a frenagem atua continuamente; B usa potência de 3500 W, valor obtido com erro de cálculo ou de unidade; C e D apresentam potências que não correspondem a F·v com os dados do enunciado.
💡 Dica: Calcule a força de peso e use para encontrar a potência.
Alternativa por alternativa
Acredita que, por a velocidade ser constante, não há trabalho nem dissipação de energia. Confunde ausência de aceleração com ausência de força atuando e de energia sendo convertida.
Provavelmente trocou a velocidade 0,50 m/s por 5 m/s, ou aplicou g duas vezes, obtendo 3500 W. Na energia, o valor 3,15×10^5 J sugere também um tempo errado, como 90 s em vez de 180 s.
Calculou mal a força ou o produto, obtendo 140 W, que não corresponde a 700 × 0,50. Depois usou esse valor errado para obter 2,52×10^4 J.
Esqueceu de multiplicar pela velocidade e tomou a potência igual à força (P = F = 700 W). Isso mostra confusão entre força e potência, pois a potência depende também da velocidade.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, calculando a energia sem considerar corretamente a potência dissipada.
Para v constante a força de frenagem F = mg = 70·10 = 700 N. P = F·v = 700·0,50 = 350 W. ?E = P·t = 350·(3,0·60) = 350·180 = 63 000 J.
Raio-X da questão
potência e energia
avaliacao
potência e energia · força e movimento
Revisar as fórmulas de potência e energia em física.
O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, calculando a energia sem considerar corretamente a potência dissipada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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