Física3ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Uma viga homogênea de comprimento 4,0 m e massa 8,0 kg está articulada por uma dobradiça na extremidade…

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

Uma viga homogênea de comprimento 4,0 m e massa 8,0 kg está articulada por uma dobradiça na extremidade esquerda e sustentada por um cabo vertical preso a 3,0 m da dobradiça. Sobre a extremidade direita, a 4,0 m, há um caixote de massa 10 kg. Adote g = 10 m/s². Determine: (a) a tensão no cabo; (b) as componentes horizontal e vertical da reação na dobradiça (indique valores e sentidos).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Dados: W_viga = m·g = 8,0·10 = 80 N atuando em 2,0 m; W_caixote = 10·10 = 100 N atuando em 4,0 m. Equilíbrio de torques em torno da dobradiça: St = 0 ? T·3,0 m - (80 N·2,0 m + 100 N·4,0 m) = 0. Logo T = (160 + 400)/3,0 = 560/3,0 = 186,7 N (para cima). Equilíbrio vertical: SFy = 0 ? R_y + T - 80 - 100 = 0 ? R_y = 180 - 186,7 = -6,7 N, isto é, 6,7 N para baixo. Equilíbrio horizontal: SFx = 0 ? R_x = 0 (não há forças horizontais).

Explicação

A análise de torques em torno da dobradiça permite determinar a tensão no cabo, considerando as forças atuantes e suas distâncias em relação ao ponto de apoio. O equilíbrio vertical é estabelecido ao igualar a soma das forças verticais, levando em conta a tensão e os pesos da viga e do caixote. Por fim, como não há forças horizontais atuando, a reação horizontal na dobradiça é nula.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

equilíbrio de forças

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

equilíbrio de forças · momentos de força

📚 Reveja

Revisar as condições de equilíbrio e cálculo de tensões em cabos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a tensão no cabo com a força de reação na dobradiça, não considerando a distribuição de forças na viga.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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