Durante um jogo de taco, uma bola é rebatida por um jogador. Considere como positivo o sentido para a direita…
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
Durante um jogo de taco, uma bola é rebatida por um jogador. Considere como positivo o sentido para a direita. A bola tem massa de 0,150 kg, chega ao taco com velocidade de -10,0 m/s e sai com velocidade de +30,0 m/s. O contato com o taco dura 5,0 × 10?³ s. Qual é o impulso recebido pela bola e qual é o valor da força média aplicada pelo taco? Use Fmédia = J/?t.
- A) J = 3,0 N·s; Fmédia = 6,0 × 10² N.
- B) J = 4,5 N·s; Fmédia = 9,0 × 10² N.
- C) J = 40,0 N·s; Fmédia = 8,0 × 10³ N.
- D) J = 6,0 N·s; Fmédia = 1,2 × 10³ N.
- E) J = 0,60 N·s; Fmédia = 1,2 × 10² N.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 0,150 kg; velocidade inicial vi = -10,0 m/s (negativa, pois o sentido para a esquerda é contrário ao positivo); velocidade final vf = +30,0 m/s; intervalo de contato Δt = 5,0 × 10^-3 s. Passo 2: Calcule a variação da velocidade, considerando o sinal: Δv = vf - vi = 30,0 - (-10,0) = 40,0 m/s. Passo 3: Calcule o impulso pelo teorema do impulso, J = m × Δv = 0,150 × 40,0 = 6,0 N·s. Passo 4: Calcule a força média pela fórmula dada, Fmédia = J / Δt = 6,0 / (5,0 × 10^-3) = 1,2 × 10^3 N. Passo 5: Conclusão: J = 6,0 N·s e Fmédia = 1,2 × 10^3 N, que é a alternativa D, coincidindo com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A subtrai as velocidades ignorando o sinal negativo (30 - 10 = 20), o que dá J = 3,0 N·s; B considera apenas a velocidade final e ignora a inicial, o que dá J = 0,150 × 30 = 4,5 N·s; C esquece de multiplicar pela massa e usa apenas Δv = 40, o que dá J = 40 N·s; E erra a ordem de grandeza da massa (usa 0,0150 kg em vez de 0,150 kg), o que dá J = 0,60 N·s.
💡 Dica: Calcule o impulso e a força média usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
O aluno subtraiu as velocidades em módulo, calculando 30 - 10 = 20 m/s, e ignorou que a velocidade inicial é negativa, o que levaria a Δv de 40 m/s.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula do impulso com a força média, aplicando incorretamente os valores de massa e velocidade.
O aluno entendeu que o impulso depende apenas da velocidade final (m × vf) e não da variação da velocidade, esquecendo a velocidade inicial da bola.
O aluno calculou corretamente a variação de velocidade (40 m/s), mas esqueceu de multiplicar pela massa da bola, obtendo J = 40 N·s em vez de 6,0 N·s.
O impulso é calculado por J = m(vf − vi). Assim, J = 0,150 × [30,0 − (−10,0)] = 6,0 N·s. A força média é Fmédia = J/Δt = 6,0/(5,0 × 10⁻³) = 1,2 × 10³ N.
O aluno trocou a posição da vírgula na massa, usando 0,0150 kg em vez de 0,150 kg, o que reduz o impulso em dez vezes.
Raio-X da questão
impulso e força média
avaliacao
impulso e força média · conservação da quantidade de movimento
Revisar as fórmulas de impulso e força média em física.
O aluno pode confundir a fórmula do impulso com a força média, aplicando incorretamente os valores de massa e velocidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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