Um trabalhador com massa m = 80 kg sofre queda livre de altura h = 2,0 m e é detido pelo talabarte que alonga…
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
Um trabalhador com massa m = 80 kg sofre queda livre de altura h = 2,0 m e é detido pelo talabarte que alonga d = 1,0 m até parar. Considere g = 10 m/s² e despreze atrito. Calcule a força média de parada F_avg supondo que toda a energia potencial mgh é dissipada pelo trabalho F_avg·d.
- A) F_avg = 1,0×10^3 N.
- B) F_avg = 2,0×10^3 N.
- C) F_avg não depende da altura da queda.
- D) F_avg = 1,6×10^3 N (aprox. 1600 N).
- E) A aceleração média é 5 m/s².
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. m = 80 kg, h = 2,0 m, d = 1,0 m, g = 10 m/s^2. O enunciado manda supor que toda a energia potencial mgh é dissipada pelo trabalho F_avg·d.
- Calcule a energia potencial. mgh = 80 × 10 × 2,0 = 1600 J.
- Iguale a energia ao trabalho da força média de parada. F_avg·d = mgh, logo F_avg × 1,0 = 1600, e portanto F_avg = 1600 N = 1,6×10^3 N.
- Compare com o gabarito. Minha resolução chegou à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (1,0×10^3 N) não corresponde a nenhum cálculo correto com os dados. B (2,0×10^3 N) surge se a altura for tomada como 2,5 m, o que não está no enunciado. C está errada porque a energia depende da altura, e a força média é justamente proporcional a mgh. E está errada porque pede aceleração, enquanto a questão pede força; a aceleração média seria F/m = 1600/80 = 20 m/s^2, não 5 m/s^2.
- Observação crítica. Fisicamente, o trabalhador cai de uma altura total de h + d = 3,0 m antes de parar, de modo que a energia dissipada seria mg(h+d) = 2400 J e a força, 2400 N. O gabarito, porém, segue a hipótese explícita do enunciado (energia mgh dissipada em d), e dentro dessa hipótese a resposta D está correta.
💡 Dica: Calcule a energia potencial e iguale ao trabalho de parada.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou o cálculo da energia potencial ou da divisão, chegando a cerca de 1000 N em vez de 1600 N. Não há um caminho correto com os dados que leve a esse valor.
Provavelmente usou uma altura de 2,5 m ou tomou a energia como 2000 J, inventando um valor que não está no enunciado.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a energia potencial e o trabalho realizado pela força média, não considerando a distância de parada corretamente.
Acredita que a força de parada depende só da massa e do alongamento do talabarte, ignorando que a energia adquirida na queda (que depende de h) precisa ser dissipada.
Energia mgh = 80·10·2 = 1600 J; F_avg = E/d = 1600 J/1,0 m = 1600 N. A aceleração média a = F_avg/m = 20 m/s² (~2g), justificando uso de absorvedor de energia.
Leu a pergunta como se pedisse a aceleração média, em vez da força média, e usou dados que não correspondem à questão.
Raio-X da questão
força média de parada
avaliacao
energia potencial gravitacional · trabalho e força
Revisar a relação entre energia potencial e trabalho.
O aluno pode confundir a relação entre a energia potencial e o trabalho realizado pela força média, não considerando a distância de parada corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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