Física3ª sérieBNCC EM13CNT101Fácil⏱ medio

Uma barra rígida funciona como alavanca de 1.º gênero. A carga P = 120 N está a a_l = 0,20 m do ponto de…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Uma barra rígida funciona como alavanca de 1.º gênero. A carga P = 120 N está a a_l = 0,20 m do ponto de apoio; o ponto de aplicação do esforço fica a a_e = 0,80 m do apoio. Determine o esforço F mínimo para manter a alavanca em equilíbrio. Use a relação de torques.

A) F = 120 N.
B) F = P·a_l / a_e = 120·0,20/0,80 = 30 N.
C) F = 60 N.
D) F = 15 N.
E) F = 0 N.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique os dados. A carga P = 120 N está a 0,20 m do apoio (braço de resistência, a_l) e o esforço F está a 0,80 m do apoio (braço de potência, a_e). Em uma alavanca de 1.º gênero o apoio fica entre a carga e o esforço.
Escreva a condição de equilíbrio de rotação, que exige soma dos torques nula em relação ao apoio: torque da força motora igual ao torque da carga, ou seja, F·a_e = P·a_l.
Isole F: F = P·a_l / a_e.
Substitua os valores: F = 120·0,20 / 0,80 = 24 / 0,80 = 30 N. Esse é o esforço mínimo para manter a barra em equilíbrio.
Compare com o gabarito. O resultado 30 N coincide com a alternativa B, que está correta.
Por que as outras estão erradas. A: o esforço não precisa igualar a carga, pois a alavanca ganha vantagem pela relação entre os braços. C: 60 N não corresponde à razão entre os braços, que daria 30 N. D: 15 N resulta de uma divisão de braços feita de forma invertida ou repetida. E: F = 0 N não equilibra a carga, pois sem esforço o torque da carga não é compensado.

💡 Dica: Aplique a fórmula de torques para encontrar o esforço F.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

Acredita que o esforço deve ser igual à carga, como se a alavanca não alterasse a força necessária. Não percebe que a vantagem mecânica depende da razão entre os braços.

B Correta

Equilíbrio de torques: soma dos momentos em torno do apoio é zero. Assim F·0,80 = 120·0,20 ? F = 30 N.

C Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Aplica a relação de torques com valores ou razão errados, obtendo 60 N como se o braço de potência fosse 0,40 m. Provavelmente errou a razão dos braços ou a divisão.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre as distâncias e as forças, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo um valor de esforço maior do que o necessário.

D Erradaerro: Procedimental

Divide duas vezes pela razão dos braços ou inverte parte da fórmula, chegando a 120/8. Mistura o cálculo da razão dos braços com outra operação.

E Erradaerro: Senso comum

Imagina que, como a barra está em equilíbrio, não é preciso aplicar força alguma. Não entende que o equilíbrio exige um torque motor que compense o torque da carga.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

torques em alavancas

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

torques em alavancas · equilíbrio de forças

📚 Reveja

Revisar a relação de torques em alavancas de 1.º gênero.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre as distâncias e as forças, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo um valor de esforço maior do que o necessário.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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