Em uma atividade de Física, uma esfera é abandonada do repouso e cai verticalmente durante 2,0 s. Para estimar…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, uma esfera é abandonada do repouso e cai verticalmente durante 2,0 s. Para estimar sua velocidade ao final da queda, o professor desconsidera a resistência do ar e adota, para a aceleração da gravidade, o valor g = 10 m/s². Um texto de divulgação científica afirma que, nessas condições, a esfera atinge velocidade final de 20 m/s. Considerando as condições descritas no texto-base, verifique a consistência da afirmação calculando a velocidade final da esfera pela relação entre aceleração, tempo e velocidade inicial nula.
- A) A afirmação não é consistente: v = g ÷ t = 10 m/s² ÷ 2,0 s = 5 m/s.
- B) A afirmação não é consistente: v = g + t = 10 + 2,0 = 12 m/s.
- C) A afirmação é consistente: v = g · t = 10 m/s² · 2,0 s = 20 m/s.
- D) A afirmação não é consistente: v = t ÷ g = 2,0 s ÷ 10 m/s² = 0,2 m/s.
- E) A afirmação não é consistente: v = g − t = 10 − 2,0 = 8 m/s.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- A esfera é abandonada do repouso, então a velocidade inicial é zero e o movimento é uniformemente acelerado com aceleração igual a g = 10 m/s². Passo 2: Pela relação v = v0 + g·t, com v0 = 0, temos v = g·t. Passo 3: Substituindo os valores, v = 10 m/s² × 2,0 s = 20 m/s. Passo 4: Como o resultado coincide com o valor afirmado pelo texto, a afirmação é consistente, e a alternativa C está correta. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A usa divisão em vez de multiplicação, o que não corresponde à relação entre aceleração, tempo e velocidade. B soma grandezas de unidades diferentes (m/s² e s), o que não tem sentido físico. D inverte a relação, dividindo o tempo pela aceleração, o que daria uma grandeza sem sentido como velocidade. E subtrai grandezas de unidades diferentes, também sem fundamento físico.
💡 Dica: Calcule a velocidade usando a fórmula v = g * t.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a velocidade é obtida dividindo a aceleração pelo tempo, trocando a multiplicação pela divisão na relação v = g·t.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre energia cinética e velocidade, acreditando que a energia cinética é constante em todos os casos.
O aluno soma a aceleração e o tempo como se fossem grandezas compatíveis, ignorando que m/s² e s não podem ser somadas.
Como a esfera parte do repouso, sua velocidade inicial é nula. Em uma queda com aceleração constante, a velocidade final é dada por v = v₀ + g · t. Substituindo v₀ = 0, g = 10 m/s² e t = 2,0 s, obtém-se v = 20 m/s. Portanto, a afirmação do texto é consistente.
O aluno inverte a relação entre aceleração e tempo, achando que v = t ÷ g, o que mistura os papéis das grandezas e resulta em unidade incoerente.
O aluno subtrai a aceleração do tempo, possivelmente por confundir a equação do movimento com uma diferença entre valores numéricos sem atenção às unidades.
Raio-X da questão
queda livre
avaliacao
cálculo de velocidade em queda livre · noções de energia cinética
Revisar as leis do movimento uniformemente acelerado.
O aluno pode confundir a relação entre energia cinética e velocidade, acreditando que a energia cinética é constante em todos os casos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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