Um carrinho de bebê (massa m = 15,0 kg) move-se a v0 = 2,0 m/s. Para parar em d = 1,50 m, um responsável…

Questão

Um carrinho de bebê (massa m = 15,0 kg) move-se a v0 = 2,0 m/s. Para parar em d = 1,50 m, um responsável aplica força média oposta F constante ao movimento. Calcule o módulo de F usando energia: ½ m v0² = F d.

1. A) A força média é 10 N, pois a velocidade inicial não afeta a força necessária para parar.
2. B) A força necessária é 12 N, pois a massa do carrinho é baixa e não precisa de muita força.
3. C) F = ½ m v0² / d = 20,0 N.
4. D) A força média é 6 N, considerando que a aceleração é zero ao parar o carrinho.
5. E) A força média aplicada é 30 N, pois o carrinho para com menos esforço em distâncias curtas.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identificar os dados. m = 15,0 kg, v0 = 2,0 m/s, d = 1,50 m. O carrinho para, então a velocidade final é zero e a força F atua no sentido oposto ao movimento, realizando trabalho resistente.
2. Calcular a energia cinética inicial. Ec = ½ m v0² = ½ × 15,0 × (2,0)² = ½ × 15,0 × 4,0 = 30 J.
3. Relacionar a energia com o trabalho da força. O teorema da energia cinética diz que o trabalho da força resultante é igual à variação da energia cinética. Como a força F é oposta ao deslocamento, o trabalho é -F × d, e a variação é 0 - 30 J = -30 J. Logo F × d = 30 J.
4. Isolar F. F = 30 / 1,50 = 20,0 N. A resposta é a alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
5. Por que as outras estão erradas. A: a velocidade inicial afeta diretamente a energia cinética, e portanto a força necessária. B: a massa de 15 kg não é pequena e a força depende da energia, não de uma intuição sobre massa baixa. D: a aceleração não é zero durante a frenagem, pois a velocidade muda de 2,0 m/s para zero. E: a distância curta exige força maior, não menor, já que F = 30 J / d.

💡 Dica: Aplique a fórmula da energia para encontrar a força.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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