Uma criança de massa m = 30,0 kg desliza por um tirolesa e desce ?h = 10,0 m até o ponto de parada. Um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma criança de massa m = 30,0 kg desliza por um tirolesa e desce ?h = 10,0 m até o ponto de parada. Um amortecedor linear (freio) estica-se d = 0,50 m para deter a criança. Considere g = 10 m/s². Usando conservação de energia, calcule a força média de frenagem F_avg (em N) aplicada pelo amortecedor. Fórmula útil: energia potencial m·g·?h = F_avg·d.
- A) F_avg = 300 N
- B) F_avg = 1200 N
- C) F_avg = 1500 N
- D) F_avg = 6,00×10³ N
- E) F_avg = 1000 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: m = 30,0 kg, altura de queda ?h = 10,0 m, distância de frenagem d = 0,50 m e g = 10 m/s².
- Pela conservação de energia, toda a energia potencial gravitacional perdida na descida é absorvida pelo trabalho do amortecedor. Assim, m·g·?h = F_avg·d.
- Calcule a energia potencial: m·g·?h = 30,0 × 10 × 10,0 = 3000 J.
- Isole a força média: F_avg = (m·g·?h) / d = 3000 / 0,50 = 6000 N, ou seja, 6,00×10³ N.
- Confira a resposta: F_avg·d = 6000 × 0,50 = 3000 J, igual à energia potencial inicial. A alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa A (300 N) é apenas o peso da criança, sem considerar a altura; a alternativa B (1200 N) não corresponde a nenhum cálculo correto com os dados; a alternativa C (1500 N) resulta de multiplicar a energia por 0,50 em vez de dividir; a alternativa E (1000 N) não decorre da fórmula com os valores do enunciado.
💡 Dica: Aplique a fórmula da conservação de energia para encontrar F_avg.
Alternativa por alternativa
Provavelmente o aluno calculou apenas o peso da criança (m·g = 30 × 10 = 300 N) e ignorou a altura da queda, achando que a força depende só da massa.
O valor 1200 N não surge de forma consistente com a fórmula; provavelmente houve erro de conta na energia ou na divisão pela distância (por exemplo, dividir 3000 J por um valor próximo de 2,5 em vez de 0,50).
Por que engana: Confundir a relação entre energia potencial e força média, calculando a força sem considerar a distância do amortecedor.
O aluno calculou corretamente a energia (3000 J), mas multiplicou por d = 0,50 em vez de dividir, obtendo 1500 N; confundiu a relação entre trabalho, força e deslocamento.
A energia potencial m·g·?h = 30·10·10 = 3000 J é dissipada pelo trabalho F_avg·d ? F_avg = 3000/0,50 = 6000 N.
Provavelmente o aluno errou ao montar a energia, por exemplo usando a massa como 10 kg (10 × 10 × 10 = 1000) ou ignorando a massa, e depois não completou a divisão pela distância corretamente.
Raio-X da questão
conservação de energia
avaliacao
conservação de energia · força média
Revisar a conservação de energia e suas aplicações em problemas de física.
Confundir a relação entre energia potencial e força média, calculando a força sem considerar a distância do amortecedor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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