Uma alavanca tem o fulcro entre a carga e a força aplicada. Se o braço de força mede 60 cm e o braço da carga…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Deduzir que a estrutura, a sustentação e a movimentação dos animais resultam da interação entre os sistemas muscular, ósseo e nervoso.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma alavanca tem o fulcro entre a carga e a força aplicada. Se o braço de força mede 60 cm e o braço da carga 20 cm, qual a vantagem mecânica ideal e que intensidade de força (em newtons) é necessária para equilibrar uma carga de 30 N?
- A) Vantagem mecânica 3; força necessária 10 N.
- B) A vantagem mecânica é 3 e a força necessária é 5 N.
- C) A vantagem mecânica é 4 e a força necessária é 7,5 N.
- D) A vantagem mecânica é 2 e a força necessária é 15 N.
- E) A vantagem mecânica é 1 e a força necessária é 30 N.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Braço de força = 60 cm, braço da carga = 20 cm, carga = 30 N. O fulcro fica entre a carga e a força, portanto a alavanca é interfixa.
- Calcule a vantagem mecânica ideal, que é a razão entre o braço de força e o braço da carga: VM = 60 / 20 = 3.
- Aplique a condição de equilíbrio de momentos: força x braço de força = carga x braço da carga. Então F x 60 = 30 x 20, ou seja, F x 60 = 600.
- Isole a força: F = 600 / 60 = 10 N.
- Conclusão. A vantagem mecânica é 3 e a força necessária é 10 N, o que corresponde à alternativa A, que coincide com o gabarito oficial. Verificação: a força de 10 N multiplicada pelo braço de 60 cm dá 600, igual à carga de 30 N multiplicada pelo braço de 20 cm.
- Por que as outras estão erradas:
- B: a vantagem mecânica está certa, mas a força de 5 N não equilibra a carga, pois 5 x 60 = 300, diferente de 600.
- C: a vantagem mecânica de 4 está errada, pois não é 60/20; a força de 7,5 N também não equilibra a carga.
- D: a vantagem mecânica de 2 está errada, pois a razão correta entre os braços é 3, e a força de 15 N não satisfaz o equilíbrio.
- E: a vantagem mecânica de 1 e a força igual à carga só valeriam se os braços fossem iguais, o que não é o caso aqui.
💡 Dica: Calcule a vantagem mecânica e a força necessária usando a fórmula da alavanca.
Alternativa por alternativa
Vantagem mecânica = braço de esforço / braço da carga = 60 cm / 20 cm = 3. Força necessária = carga / vantagem mecânica = 30 N / 3 = 10 N.
O aluno calculou corretamente a vantagem mecânica, mas errou o cálculo da força, possivelmente dividindo a carga por um fator que não corresponde aos braços, ou usando um braço de força incorreto, como 120 cm, no produto de momentos.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre os braços da alavanca e a força necessária, resultando em um cálculo incorreto da vantagem mecânica.
O aluno acredita que a vantagem mecânica é o comprimento total da alavanca dividido pelo braço da carga, obtendo (60 + 20) / 20 = 4. Depois, dividiu a carga por 4 para achar a força.
O aluno subtraiu os braços em vez de dividi-los, obtendo (60 - 20) / 20 = 2, e depois dividiu a carga por 2 para obter 15 N. Confunde a vantagem mecânica com uma diferença de comprimentos.
O aluno supõe que a alavanca não traz vantagem alguma e que a força precisa ser igual à carga, como se os braços fossem iguais. Ignora os dados de 60 cm e 20 cm do enunciado.
Raio-X da questão
vantagem mecânica da alavanca
avaliacao
cálculo de vantagem mecânica · princípios da alavanca
Revisar os conceitos de alavanca e cálculo de vantagem mecânica.
O aluno pode confundir a relação entre os braços da alavanca e a força necessária, resultando em um cálculo incorreto da vantagem mecânica.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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