Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Média⏱ medio

Durante uma brincadeira de roda improvisada, uma criança de massa m = 25 kg fica sobre um tapete e é girada em…

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

Durante uma brincadeira de roda improvisada, uma criança de massa m = 25 kg fica sobre um tapete e é girada em trajetória circular de raio r = 1,50 m com velocidade tangencial v = 2,0 m/s. Calcule a força centrípeta necessária sobre a criança. Use a fórmula F = m·v²/r (F em N, m em kg, v em m/s, r em m) e indique a direção da força.

A) F = 75 N, não centrípeta.
B) F = 66,7 N, dirigida radialmente para o centro do círculo.
C) F = 100 N, dirigida para fora do círculo.
D) F = 40 N, dirigida aleatoriamente.
E) F = 50 N, dirigida para baixo.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique os dados: m = 25 kg, r = 1,50 m e v = 2,0 m/s. Passo 2: Calcule o quadrado da velocidade: v^2 = 2,0 x 2,0 = 4,0 m^2/s^2. Passo 3: Multiplique a massa pelo quadrado da velocidade: m x v^2 = 25 x 4,0 = 100. Passo 4: Divida pelo raio: F = 100 / 1,50 = 66,7 N (aproximadamente 66,67 N). Passo 5: A força centrípeta é sempre radial e aponta para o centro da trajetória circular, perpendicular à velocidade tangencial, e é a responsável por mudar a direção do movimento. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A tem valor 75 N, que não corresponde à fórmula, e a força não pode ser descrita como não centrípeta, pois a questão pede justamente a força centrípeta. C tem 100 N porque o aluno esqueceu de dividir por r, e a força centrípeta não aponta para fora do círculo. D tem 40 N, que não resulta da fórmula, e a direção da força centrípeta não é aleatória, é sempre para o centro. E tem 50 N, que equivale a m x v e não à fórmula correta, e a força não aponta para baixo. Conclusão: a resposta correta é a alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Aplique a fórmula da força centrípeta diretamente.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente multiplicou v pelo raio em vez de dividir, obtendo 25 x 2,0 x 1,50 = 75 N, e ainda afirmou que a força não é centrípeta, sem entender que a fórmula dada já define a força centrípeta.

B Correta

F = m·v²/r = 25·(2,0)²/1,50 = 25·4/1,50 = 100/1,50 = 66,7 N. A força é centrípeta, apontando para o centro (inward).

C Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno calculou apenas m x v^2 = 100 N e esqueceu a divisão pelo raio; além disso, confundiu a força centrípeta com a sensação de empurrão para fora (força centrífuga aparente).

Por que engana: Confundir a direção da força centrípeta, acreditando que ela atua para fora do círculo em vez de para o centro.

D Erradaerro: Conceitual

O aluno não aplicou a fórmula de forma coerente, chegando a um valor sem base no cálculo, e acreditou que a direção da força poderia ser arbitrária, quando na verdade ela é sempre radial e voltada para o centro.

E Erradaerro: Senso comum

O aluno calculou m x v = 50 N, usando a grandeza errada, e associou a força à ideia do dia a dia de que objetos caem ou 'puxam para baixo', confundindo com o peso.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Analisar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

força centrípeta

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força centrípeta · movimento circular

📚 Reveja

Revisar a fórmula da força centrípeta e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a direção da força centrípeta, acreditando que ela atua para fora do círculo em vez de para o centro.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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