Uma força horizontal constante de 20 N puxa um bloco de 4 kg ao longo de 10 m. A superfície apresenta atrito…
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
Uma força horizontal constante de 20 N puxa um bloco de 4 kg ao longo de 10 m. A superfície apresenta atrito cinético com coeficiente µk = 0,10. Partindo do repouso, qual é a velocidade final do bloco após 10 m? (g = 10 m/s²)
- A) 5 m/s
- B) 8.94 m/s
- C) 15 m/s
- D) 2 m/s
- E) 10 m/s
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique as forças na horizontal. A força aplicada é 20 N, no sentido do movimento. O atrito cinético opõe-se ao movimento e vale fat = µk x m x g = 0,10 x 4 x 10 = 4 N. A força resultante é 20 - 4 = 16 N.
- Calcule o trabalho da força resultante ao longo de 10 m. W = 16 x 10 = 160 J. Como o bloco parte do repouso, toda essa energia vira energia cinética.
- Aplique o teorema da energia cinética. W = (m x v^2)/2, ou seja, 160 = (4 x v^2)/2, o que dá 2v^2 = 160 e v^2 = 80. Logo v = raiz de 80, aproximadamente 8,94 m/s.
- Conferência pela dinâmica. A aceleração é a = 16/4 = 4 m/s^2. Por Torricelli, v^2 = 0 + 2 x 4 x 10 = 80, o mesmo resultado.
- Por que as outras alternativas estão erradas. A (5 m/s) não corresponde a v^2 = 80. C (15 m/s) e E (10 m/s) ignoram o atrito. D (2 m/s) não é compatível com o trabalho de 160 J. A alternativa correta é a B, de acordo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule a força de atrito e aplique a segunda lei de Newton.
Alternativa por alternativa
Provavelmente extraiu a raiz de um valor errado, como 25 em vez de 80, ao isolar a velocidade na equação de energia ou de Torricelli.
Por que engana: O aluno pode confundir a força resultante com a força aplicada, não considerando corretamente a força de atrito que atua contra o movimento.
Força de atrito f = µk·m·g = 0,10·4·10 = 4 N. Força resultante = 20 - 4 = 16 N ? trabalho resultante W = 16·10 = 160 J = ?K ? ½mv² = 160 ? v = v(2·160/4) = 8.94 m/s.
Acredita que a velocidade é maior do que o cálculo mostra, possivelmente por desconsiderar o atrito ou por um erro de sinal que soma a força de atrito à força aplicada.
Confunde a relação entre trabalho, energia cinética e velocidade, tentando obter a velocidade por uma divisão direta que não representa a energia envolvida.
Ignora o atrito cinético e trata a força aplicada como única força horizontal, o que gera v^2 = 2 x 5 x 10 = 100.
Raio-X da questão
movimento retilíneo uniformemente acelerado
avaliacao
forças e movimento · atrito cinético
Revisar as leis de Newton e o cálculo de atrito.
O aluno pode confundir a força resultante com a força aplicada, não considerando corretamente a força de atrito que atua contra o movimento.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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