Uma criança de massa m = 30,0 kg sofre queda livre de altura h = 2,00 m presa por um talabarte que absorve…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Experimentar e fruir, prezando pelo trabalho coletivo e pelo protagonismo, a prática de esportes de marca e de precisão, identificando os elementos comuns a esses esportes.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma criança de massa m = 30,0 kg sofre queda livre de altura h = 2,00 m presa por um talabarte que absorve energia alongando-se x = 1,50 m. Calcule a força média F_avg exercida pelo talabarte durante a absorção. Use g = 10 m/s² e energia E = m g h = F_avg · x.
- A) F_avg = 500 N, apenas usando a massa.
- B) F_avg = 600 N, dobra a força como se a corda não esticasse.
- C) F_avg = 200 N, baseando-se apenas na aceleração da gravidade.
- D) F_avg = m g h / x = (30·10·2.0)/1.5 = 400 N.
- E) F_avg = 300 N, ignorando a altura da queda.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: m = 30,0 kg, h = 2,00 m, x = 1,50 m e g = 10 m/s^2. Passo 2: Pela conservação de energia, a energia potencial gravitacional perdida na queda vira energia absorvida pelo talabarte: E = m g h. Passo 3: Calcule a energia: E = 30 x 10 x 2,00 = 600 J. Passo 4: Essa energia é absorvida pelo alongamento x, com força média F_avg, então E = F_avg x. Passo 5: Isole a força: F_avg = E / x = 600 / 1,50 = 400 N. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A usa apenas a massa e não a energia da queda; B transforma a energia em força sem dividir pelo alongamento; C usa apenas g e ignora massa, altura e alongamento; E iguala a força ao peso e ignora a altura da queda. Passo 7: Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Aplique a fórmula da energia para encontrar a força média.
Alternativa por alternativa
O aluno acha que a força do talabarte depende apenas da massa da criança, desconsiderando a altura da queda e o alongamento. Para chegar a 500 N, ele provavelmente usou um cálculo sem relação com a energia.
O aluno calcula corretamente a energia m g h = 600 J, mas usa esse valor diretamente como força, sem dividir pelo alongamento x. Ele confunde energia (J) com força (N).
Por que engana: Confundir a relação entre energia e força, utilizando a altura da queda de forma inadequada na fórmula.
O aluno acredita que a força do talabarte depende apenas da aceleração da gravidade, ignorando massa, altura e alongamento. Ele não relaciona a força à energia absorvida na desaceleração.
Energia potencial mgh convertida em trabalho do alongamento: F_avg = m g h / x = 600 J / 1.5 m = 400 N.
O aluno iguala a força média ao peso da criança (m g = 300 N), supondo que o talabarte apenas sustenta o peso. Ele ignora que a força precisa absorver a energia cinética adquirida na queda de 2,00 m.
Raio-X da questão
força média em queda livre
avaliacao
energia potencial gravitacional · força média
Revisar conceitos de energia potencial e força média.
Confundir a relação entre energia e força, utilizando a altura da queda de forma inadequada na fórmula.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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