Em uma brincadeira de amarelinha, uma criança de massa m = 25,0 kg corre com velocidade v = 2,0 m/s e, ao…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma brincadeira de amarelinha, uma criança de massa m = 25,0 kg corre com velocidade v = 2,0 m/s e, ao aterrissar, para por atrito em uma distância s = 0,50 m. Considerando que a energia cinética inicial é dissipada por trabalho da força de atrito, calcule a força média de atrito. Use F = W/s e Ecin = 1/2·m·v² (g = 10 m/s² não é necessário aqui).
- A) A força média de atrito é 200 N.
- B) A força média de atrito é 25 N.
- C) A força média de atrito é 150 N.
- D) Força média de atrito F = 100 N, dirigida oposta ao movimento.
- E) A força média de atrito é 50 N.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a energia cinética inicial da criança com Ecin = 1/2 · m · v². Temos m = 25,0 kg e v = 2,0 m/s, logo Ecin = 1/2 · 25 · 2² = 1/2 · 25 · 4 = 50 J.
- Como a energia cinética inicial é totalmente dissipada pelo trabalho da força de atrito, o módulo do trabalho do atrito é W = 50 J. Como o atrito se opõe ao movimento, esse trabalho é negativo, mas o módulo da força é o que se pede.
- Use F = W/s com s = 0,50 m. Então F = 50 / 0,50 = 100 N.
- A força média de atrito tem módulo 100 N e direção oposta ao movimento, o que corresponde à alternativa D. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa A (200 N) resultaria de usar Ecin = m · v² sem o fator 1/2; a alternativa B (25 N) resultaria de dividir a energia pela velocidade em vez da distância; a alternativa C (150 N) não corresponde a nenhum cálculo correto com os dados do enunciado; a alternativa E (50 N) é o valor da energia em joules, que não foi dividido pela distância.
💡 Dica: Calcule a energia cinética e use a fórmula para encontrar a força de atrito.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou a energia cinética como m · v² (100 J) e esqueceu o fator 1/2, obtendo 100 J / 0,50 m = 200 N.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre trabalho e força, calculando a força média de atrito de forma incorreta ao não considerar a dissipação da energia cinética corretamente.
O aluno dividiu a energia cinética de 50 J pela velocidade de 2,0 m/s, em vez de dividir pela distância de 0,50 m, confundindo as grandezas no cálculo.
O aluno errou o cálculo intermediário da energia ou da divisão, por exemplo usando um valor de energia que não corresponde a 1/2 · m · v², e chegou a 150 N.
Ecin = 1/2·m·v² = 0,5·25,0·(2,0)² = 50 J. Trabalho de atrito W = -F·s ? F = Ecin/s = 50 J / 0,50 m = 100 N, sentido oposto ao deslocamento.
O aluno calculou corretamente a energia de 50 J, mas não dividiu pela distância, confundindo trabalho (em joules) com força (em newtons).
Raio-X da questão
força de atrito
avaliacao
energia cinética · trabalho e força
Revisar as fórmulas de energia cinética e trabalho.
O aluno pode confundir a relação entre trabalho e força, calculando a força média de atrito de forma incorreta ao não considerar a dissipação da energia cinética corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cotidiano
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