Um sistema com uma roldana móvel (vantagem mecânica 2) é usado para içar equipamento de massa m = 40,0 kg a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um sistema com uma roldana móvel (vantagem mecânica 2) é usado para içar equipamento de massa m = 40,0 kg a velocidade constante. Determine a mínima força F que o operador deve aplicar na corda. Use g = 10 m/s². Fórmula para equilíbrio: F·n = m·g (n = número de segmentos que suportam a carga).
- A) F = 100 N
- B) F = 250 N
- C) F = 400 N
- D) F = m·g / 2 = 40,0·10 / 2 = 200 N.
- E) F = 80 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 40,0 kg, g = 10 m/s² e a vantagem mecânica da roldana móvel é 2, ou seja, n = 2 segmentos de corda sustentam a carga. Passo 2: Calcule o peso do equipamento, P = m·g = 40,0 · 10 = 400 N. Passo 3: Como o equipamento sobe a velocidade constante, a força resultante é nula e a carga é equilibrada pelas forças das cordas. Pela relação F·n = m·g, temos F · 2 = 400 N, logo F = 400 / 2 = 200 N, que é a força mínima aplicada pelo operador (sem considerar atritos). Passo 4: Conclusão: a alternativa D está correta, pois F = m·g / 2 = 200 N, e o gabarito oficial está coerente com a resolução. Passo 5: Análise das demais alternativas. A (100 N) corresponderia a uma vantagem mecânica de 4, não de 2. B (250 N) não corresponde a nenhuma relação válida entre a carga de 400 N e a vantagem mecânica 2. C (400 N) é o próprio peso da carga, o que ignoraria a vantagem mecânica da roldana. E (80 N) resulta de multiplicar a massa por 2, quando o correto é dividir o peso pelo número de segmentos.
💡 Dica: Calcule a força usando a fórmula de equilíbrio dada.
Alternativa por alternativa
Provavelmente dividiu o peso por 4 em vez de por 2, como se a roldana tivesse vantagem mecânica 4, ou aplicou a divisão duas vezes.
Provavelmente errou o cálculo do peso ou aplicou uma razão que não corresponde à vantagem mecânica da roldana, obtendo um valor sem relação direta com 400 N e n = 2.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a massa do objeto, calculando a força total sem considerar a vantagem mecânica da roldana.
Acredita que a força necessária é igual ao peso da carga, ignorando que a roldana móvel distribui o peso entre os segmentos da corda.
Com vantagem mecânica 2, a tensão efetiva que suporta o peso é 2F; para equilíbrio 2F = m·g ? F = m·g/2 = 200 N.
Multiplicou a massa ou o peso pela vantagem mecânica em vez de dividir, obtendo 40 · 2 = 80, o que inverte a relação entre força e número de segmentos.
Raio-X da questão
roldana móvel e força
avaliacao
força e massa · vantagem mecânica
Revisar o conceito de vantagem mecânica e cálculo de forças em sistemas de polias.
O aluno pode confundir a relação entre a força aplicada e a massa do objeto, calculando a força total sem considerar a vantagem mecânica da roldana.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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