Um equipamento de massa m = 12,0 kg é baixado por uma trilha inclinada ? = 12,0° ao longo de d = 15,0 m com…
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 equipamento de massa m = 12,0 kg é baixado por uma trilha inclinada ? = 12,0° ao longo de d = 15,0 m com velocidade constante. Determine a força de frenagem F_br (paralela ao plano) necessária para manter velocidade constante. Use g = 10 m/s².
- A) F_br = 40 N, pois o equipamento é leve.
- B) F_br = mg sin? ˜ 25,0 N
- C) F_br = 12 N, pois velocidade constante implica em zero atrito.
- D) F_br = 5 N, porque a direção é oposta ao movimento.
- E) F_br = 60 N, pois sempre se adiciona a massa.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique as forças sobre o equipamento: o peso mg, vertical para baixo; a normal, perpendicular ao plano; e a força de frenagem F_br, paralela ao plano e oposta ao movimento. Passo 2: Como a velocidade é constante, a aceleração é zero e a resultante das forças ao longo do plano é nula. Passo 3: Decomponha o peso na direção do plano: componente paralela = mg sen(12,0°) = 12,0 x 10 x sen(12,0°) = 120 x 0,208 ≈ 25 N, apontando no sentido da descida. Passo 4: Para equilibrar essa componente, a força de frenagem deve ter módulo F_br = 25 N. Passo 5: A distância de 15,0 m não altera o valor da força, pois com velocidade constante não há variação de energia cinética; ela só serviria para calcular o trabalho ou a energia dissipada. Passo 6: Comparação com o gabarito: concordo com a alternativa B. A alternativa A está errada porque 40 N não corresponde a nenhum cálculo com os dados e o fato de o equipamento ser leve não tem relação com a força necessária. A alternativa C está errada porque velocidade constante não implica ausência de forças, e sim resultante nula. A alternativa D está errada porque a direção oposta ao movimento indica o sentido da força, não o seu valor, que depende da componente do peso. A alternativa E está errada porque massas não se somam às forças e o valor 60 N não vem da componente do peso.
💡 Dica: Calcule a componente da força peso ao longo do plano inclinado.
Alternativa por alternativa
Acredita que o valor da força depende de o equipamento ser leve e escolhe um número sem relacionar a massa de 12,0 kg nem o ângulo da trilha.
Por que engana: Confundir a força de frenagem com a força peso, desconsiderando a inclinação da rampa e a necessidade de equilíbrio de forças.
Para velocidade constante soma das forças paralelas ao plano = 0 ? F_br = mg sin?. Com m=12 kg, g=10 m/s², sin12°˜0,2079 ? F_br=12·10·0,2079˜24,95 N ˜25,0 N.
Interpreta velocidade constante como ausência de atrito ou de forças e usa a massa numérica como se fosse a força, sem decompor o peso.
Confunde o sentido da força de frenagem com o seu módulo e acredita que basta a força ser oposta ao movimento para ter um valor pequeno, sem calcular a componente do peso.
Acredita que a força é obtida somando ou multiplicando a massa pela constante 5 (metade de g) e ignora a função do seno do ângulo na componente do peso.
Raio-X da questão
força de frenagem
avaliacao
força e movimento · sistemas de forças
Revisar as forças atuantes em planos inclinados.
Confundir a força de frenagem com a força peso, desconsiderando a inclinação da rampa e a necessidade de equilíbrio de forças.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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