Durante uma atividade de segurança do trabalho, um funcionário ergue verticalmente uma caixa de massa 20,0 kg…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de segurança do trabalho, um funcionário ergue verticalmente uma caixa de massa 20,0 kg até uma plataforma situada 2,00 m acima do solo. O movimento ocorre em 4,00 s, com velocidade constante. Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m/s². Nesse processo, o trabalho realizado pela força resultante sobre a caixa é nulo, mas o trabalhador fornece energia mecânica para aumentar sua energia potencial gravitacional. Com base no texto, determine a potência mecânica média fornecida pelo trabalhador à caixa durante a elevação.
- A) A potência mecânica média fornecida é 50 W.
- B) A potência mecânica média fornecida é 400 W.
- C) A potência mecânica média fornecida é 100 W.
- D) A potência mecânica média fornecida é 200 W.
- E) A potência mecânica média fornecida é 1 600 W.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Como a caixa sobe com velocidade constante, a força resultante sobre ela é nula, e a força aplicada pelo trabalhador é igual ao peso: F = m·g = 20,0 × 10 = 200 N. Isso confirma que a energia fornecida vai para a energia potencial gravitacional, como diz o texto.
- A energia potencial gravitacional ganha pela caixa é Ep = m·g·h = 20,0 × 10 × 2,00 = 400 J.
- A potência média é a energia transferida dividida pelo tempo gasto: P = E / Δt = 400 J / 4,00 s = 100 W. Também é possível calcular pelo trabalho da força do trabalhador, τ = F·d = 200 × 2,00 = 400 J, chegando ao mesmo resultado.
- Logo, a alternativa correta é a C, 100 W, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a A (50 W) surge de uma divisão indevida pela metade da massa ou da energia; a B (400 W) é o valor da energia, esquecendo-se de dividir pelo tempo; a D (200 W) resulta de dividir a energia por 2 s, trocando o tempo pela altura; e a E (1 600 W) é obtida multiplicando a energia pelo tempo em vez de dividir.
💡 Dica: Calcule o trabalho e divida pelo tempo para encontrar a potência.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou a massa como 10 kg ou dividiu a energia por 8, deixando de usar corretamente um dos dados (m = 20 kg ou h = 2,00 m) na energia potencial.
O aluno calculou corretamente a energia potencial de 400 J, mas tomou esse valor como potência, esquecendo que a potência exige dividir a energia pelo tempo de 4,00 s.
A energia mecânica fornecida pelo trabalhador corresponde ao aumento da energia potencial gravitacional: W = mgh = 20,0 × 10 × 2,00 = 400 J. Como essa energia é fornecida em 4,00 s, a potência mecânica média é P = W/t = 400/4,00 = 100 W.
O aluno dividiu a energia de 400 J por 2, o que equivale a usar 2 s como tempo, trocando a altura de 2,00 m pelo intervalo de tempo, ou aplicou um fator 1/2 que não pertence à fórmula.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da potência com a do trabalho, calculando incorretamente a energia envolvida no processo.
O aluno multiplicou a energia de 400 J pelo tempo de 4,00 s, invertendo a operação correta, que é a divisão pelo tempo.
Raio-X da questão
potência mecânica
avaliacao
potência mecânica · trabalho e energia
Revisar as fórmulas de trabalho e potência em física.
O aluno pode confundir a fórmula da potência com a do trabalho, calculando incorretamente a energia envolvida no processo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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