Uma bola de tecido de massa m = 0,150 kg é solta de altura h = 0,50 m e, ao atingir o chão, comprime-se d =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Questão
Uma bola de tecido de massa m = 0,150 kg é solta de altura h = 0,50 m e, ao atingir o chão, comprime-se d = 0,02 m antes de parar. Estime a força média de impacto F_avg usando energia: m g h = F_avg · d. Adote g = 10 m/s².
- A) F_avg = 75 N
- B) F_avg = 1,5 N
- C) F_avg = 5 N
- D) F_avg = 37,5 N; direção média do chão sobre a bola: para cima.
- E) F_avg = 15 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calculo a energia potencial gravitacional inicial da bola: m g h = 0,150 x 10 x 0,50 = 0,75 J. Passo 2: Na compressao, a energia dissipada no impacto e igual a F_avg x d, entao F_avg = 0,75 / 0,02 = 37,5 N. Passo 3: Quanto a direcao, a forca que o chao exerce sobre a bola aponta para cima, oposta ao movimento de queda, o que torna a alternativa D completa e correta. Passo 4: A alternativa D e a unica com o valor correto e a direcao correta. A alternativa A (75 N) esta errada porque dobra a energia. A alternativa B (1,5 N) esta errada porque divide a energia por h em vez de d. A alternativa C (5 N) esta errada porque divide a energia por m em vez de d. A alternativa E (15 N) esta errada porque usa uma energia menor que 0,75 J, por erro de multiplicacao. Passo 5: Observacao: o modelo m g h = F d e uma estimativa, como pede o enunciado. Um calculo mais completo consideraria o trabalho do peso durante a compressao, mg(h+d) = 0,78 J, o que daria cerca de 39 N. A diferenca e pequena e a resposta do gabarito permanece correta para a estimativa pedida.
💡 Dica: Calcule a energia potencial e iguale à força média multiplicada pela compressão.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou 2 m g h em vez de m g h, como se a energia fosse o dobro, ou dividiu por d/2, e assim chegou a 75 N.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre energia potencial e força média, aplicando incorretamente a fórmula e obtendo um valor muito baixo.
O aluno provavelmente dividiu a energia (0,75 J) pela altura h = 0,50 m em vez de pela compressao d = 0,02 m, trocando as variaveis na equacao.
O aluno provavelmente dividiu a energia (0,75 J) pela massa m = 0,150 kg em vez de pela compressao d, o que nao tem sentido fisico.
Energia m g h = 0,150·10·0,50 = 0,75 J. F_avg = 0,75 J / 0,02 m = 37,5 N. Peso mg = 0,150·10 = 1,5 N, muito menor que F_avg.
O aluno provavelmente obteve uma energia de 0,3 J por erro de calculo na multiplicacao m g h e depois dividiu por d = 0,02 m, chegando a 15 N.
Raio-X da questão
força média de impacto
avaliacao
energia potencial gravitacional · força média de impacto
Revisar a relação entre energia potencial e força média em impactos.
O aluno pode confundir a relação entre energia potencial e força média, aplicando incorretamente a fórmula e obtendo um valor muito baixo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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