Durante uma aula sobre o sistema locomotor, estudantes analisaram a flexão do antebraço realizada pelo músculo…
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 aula sobre o sistema locomotor, estudantes analisaram a flexão do antebraço realizada pelo músculo bíceps. Nesse movimento, o cotovelo funciona como eixo de rotação. O bíceps exerce a força de entrada a 0,04 m do eixo, enquanto uma carga de 80 N é mantida na mão, a 0,32 m do eixo. Desprezando o peso do antebraço e considerando equilíbrio estático, os torques em torno do cotovelo devem se compensar. Com base no texto, qual é aproximadamente a força exercida pelo bíceps para manter a carga em equilíbrio?
- A) 640 N
- B) 80 N
- C) 10 N
- D) 320 N
- E) 2 560 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A força do bíceps (F) atua a 0,04 m do cotovelo, e a carga de 80 N atua a 0,32 m do cotovelo. O peso do antebraço é desprezado.
- Aplique a condição de equilíbrio de rotação. Como o cotovelo é o eixo, o torque da força do bíceps deve ser igual ao torque da carga, em módulo: F x 0,04 = 80 x 0,32.
- Calcule o torque da carga. 80 x 0,32 = 25,6 N.m.
- Isole F. F = 25,6 / 0,04 = 640 N.
- Conclusão. A força do bíceps é de aproximadamente 640 N, alternativa A, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa B está errada porque a força do bíceps não é igual à carga, já que o bíceps atua mais perto do eixo e precisa de força maior. A alternativa C está errada porque inverte a razão entre as distâncias. A alternativa D está errada porque o cálculo do torque é dividido por um valor incorreto, como 0,08 m, em vez de 0,04 m. A alternativa E está errada porque multiplica os valores em vez de igualar os torques, o que resulta em uma força muito maior que a necessária.
💡 Dica: Calcule o MA e depois a força F.
Alternativa por alternativa
Em equilíbrio, o torque produzido pelo bíceps deve ser igual ao torque produzido pela carga. Assim, F × 0,04 = 80 × 0,32. Portanto, F = 25,6 ÷ 0,04 = 640 N.
Supõe que a força muscular deve ser igual ao peso carregado, ignorando que os braços de alavanca são diferentes. Não percebe que o bíceps atua mais perto do eixo e, por isso, precisa exercer mais força.
Inverte a proporção entre as distâncias ao calcular F = 80 x 0,04 / 0,32, o que faz a força diminuir em vez de aumentar. Ou seja, confunde qual torque deve ser multiplicado por qual distância.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a força de entrada e a carga, aplicando a fórmula de forma incorreta.
Calcula corretamente o torque da carga (25,6 N.m), mas divide por um valor errado, como 0,08 m, em vez de 0,04 m. Isso provoca um erro na substituição ou no cálculo da distância.
Multiplica a carga pela distância e depois pela razão entre as distâncias, em vez de igualar os torques e isolar F. Assim obtém um valor muito maior que o necessário, por não compreender a relação de equilíbrio.
Raio-X da questão
máquina simples
avaliacao
máquinas simples · cálculo de força
Revisar o cálculo de força em máquinas simples.
O aluno pode confundir a relação entre a força de entrada e a carga, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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