No jogo de queimada, uma bola de massa m = 0,30 kg é arremessada com velocidade inicial v_i = 8,0 m/s e é…
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
No jogo de queimada, uma bola de massa m = 0,30 kg é arremessada com velocidade inicial v_i = 8,0 m/s e é parada pela mão do jogador em ?t = 0,20 s. Calcule a força média sobre a bola e indique a direção (use F = ?p/?t, onde p em kg·m/s, t em s).
- A) Força média = 24 N, direcionada ao lado direito da bola.
- B) Força média = 2 N, dirigida para cima.
- C) Força média = 6 N, dirigida na mesma direção da velocidade inicial.
- D) Força média = 12 N, dirigida contra a velocidade inicial da bola.
- E) Força média = 12 N, mas não há direção definida.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa m = 0,30 kg, velocidade inicial v_i = 8,0 m/s, velocidade final v_f = 0 (a bola é parada pela mão) e intervalo de tempo Δt = 0,20 s. Como o enunciado usa o símbolo de variação (Δ) para t e p, interpretamos Δt = 0,20 s e Δp = variação da quantidade de movimento.
- Calcular a variação da quantidade de movimento. Δp = m·v_f − m·v_i = 0,30·0 − 0,30·8,0 = −2,4 kg·m/s. O sinal negativo indica que a variação ocorre no sentido oposto ao da velocidade inicial.
- Calcular a força média. F = Δp/Δt = (−2,4)/0,20 = −12 N. O módulo da força média é 12 N.
- Determinar a direção. Como o resultado é negativo em relação ao sentido do movimento inicial, a força média é dirigida contra a velocidade inicial da bola, isto é, no sentido de frear a bola. Essa é a alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Analisar as demais alternativas. A traz 24 N, valor que resulta de usar um intervalo de tempo errado (0,10 s) e ainda inventa uma direção sem base no enunciado. B traz 2 N, que é apenas o valor de 0,30·8 sem dividir pelo tempo, e inventa uma direção vertical. C traz 6 N e aponta no sentido da velocidade inicial, o que contraria a ideia de que a mão freia a bola. E acerta o módulo de 12 N, mas não indica a direção, que é exatamente o que a questão pede.
💡 Dica: Calcule a variação de momento e divida pelo tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula 0,30·8 = 2,4 e divide por um tempo de 0,10 s, em vez de 0,20 s, e escolhe uma direção (lado direito) que não aparece em nenhum dado do enunciado.
O aluno calcula apenas o produto 0,30·8 = 2,4 e o arredonda para 2 N, esquecendo de dividir a variação da quantidade de movimento pelo intervalo de tempo; também atribui uma direção vertical sem base no enunciado.
O aluno acredita que a força da mão deve ter o mesmo sentido do movimento da bola, como se a mão empurrasse a bola na direção em que ela já vinha; isso confunde força de frenagem com força impulsora.
Por que engana: O aluno pode confundir a direção da força média, escolhendo uma alternativa que sugere uma direção incorreta em relação ao movimento da bola.
?p = m(0-8,0) = -2,4 kg·m/s; F_avg = ?p/?t = -2,4/0,20 = -12 N. O sinal negativo indica direção oposta ao movimento; módulo 12 N.
O aluno calcula corretamente o módulo da força (12 N), mas conclui que não há direção definida, ignorando que a variação da velocidade tem sentido oposto ao da velocidade inicial e que a força deve ter a mesma direção da variação da quantidade de movimento.
Raio-X da questão
força média no movimento
avaliacao
força e movimento · segunda lei de Newton
Revisar a relação entre força, momento e tempo.
O aluno pode confundir a direção da força média, escolhendo uma alternativa que sugere uma direção incorreta em relação ao movimento da bola.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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