Ao chutar uma bola de futebol inicialmente em repouso, uma criança aplica impulso que faz a bola (m = 0,40 kg)…
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
Ao chutar uma bola de futebol inicialmente em repouso, uma criança aplica impulso que faz a bola (m = 0,40 kg) atingir v = 12,0 m/s. O contato durou ?t = 0,020 s. Calcule a força média F (use F = ?p/?t, ?p em kg·m/s, F em N).
- A) F = 60 N, massa da bola é 1 kg.
- B) F = 240 N, direção do movimento da bola.
- C) F = 2400 N, contato de 0,002 s.
- D) F = 480 N, ?t foi 0,050 s.
- E) F = 120 N, direção oposta à bola.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 0,40 kg, velocidade final v = 12,0 m/s, bola inicialmente em repouso (velocidade inicial 0) e intervalo de contato delta t = 0,020 s. Passo 2: Calcule a variação de momento linear (delta p). Como a bola parte do repouso, delta p = m·v − m·0 = 0,40 · 12,0 = 4,8 kg·m/s. Passo 3: Aplique F = delta p / delta t = 4,8 / 0,020 = 240 N. Passo 4: Conferindo com as alternativas, a força média é 240 N, que corresponde à alternativa B, igual ao gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A usa massa de 1 kg, que não está no enunciado, e o resultado 60 N não corresponde a delta p / delta t; C troca delta t = 0,020 s por 0,002 s, o que multiplica a força por 10 e gera 2400 N; D dobra o momento linear (2 · 4,8 = 9,6) e divide por 0,020, obtendo 480 N, quando a bola parte do repouso e o momento é apenas m·v; E usa a metade do impulso, como se fosse ½·m·v² ou ½·m·v (2,4 kg·m/s), e 2,4 / 0,020 = 120 N, além de a direção da força ser a mesma do movimento da bola, não oposta. Observação: o texto da alternativa B menciona a direção do movimento, que é coerente com a força aplicada pelo chute, mas o valor numérico é o que define a resposta.
💡 Dica: Calcule a variação de momento antes de aplicar a fórmula da força.
Alternativa por alternativa
O aluno considerou a massa da bola como 1 kg, valor que não está no enunciado, e ainda deslocou a vírgula decimal do tempo ou do resultado, chegando a 60 N.
?p = m·v = 0,40·12,0 = 4,8 kg·m/s. F = ?p/?t = 4,8 / 0,020 = 240 N, aplicada na direção do chute.
O aluno leu o intervalo de contato como 0,002 s em vez de 0,020 s, o que multiplica a força por dez e gera 2400 N.
O aluno calculou o momento linear como 2·m·v, como se a bola já partisse com velocidade, e dividiu por 0,020 s, obtendo 480 N. Ignorou que a bola estava inicialmente em repouso.
Por que engana: Confundir a fórmula do impulso e calcular a força média com valores incorretos de tempo ou massa.
O aluno confundiu o impulso com a energia cinética (½·m·v) ou usou apenas metade do momento linear (2,4 kg·m/s), obtendo 120 N. Além disso, afirmou que a força teria direção oposta à da bola, quando a força do chute tem o mesmo sentido do movimento.
Raio-X da questão
força média em movimento
avaliacao
impulso e força · movimento retilíneo uniforme
Revisar a relação entre força, impulso e variação de momento.
Confundir a fórmula do impulso e calcular a força média com valores incorretos de tempo ou massa.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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