Considere: alavanca de 2ª classe com carga 80 N a 0,40 m do apoio e esforço aplicado a 0,60 m do apoio. a)…
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
Considere: alavanca de 2ª classe com carga 80 N a 0,40 m do apoio e esforço aplicado a 0,60 m do apoio. a) Calcule vantagem mecânica e esforço. b) Para roda-e-eixo com raio da roda 0,30 m e raio do eixo 0,05 m que levanta a mesma carga, calcule o esforço na borda da roda e compare vantagens, torque e deslocamento.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Alavanca: MA = braço esforço / braço carga = 0,60/0,40 = 1,5. Esforço = carga / MA = 80 / 1,5 ˜ 53,33 N. Momento no apoio: carga·0,40 = 80·0,40 = 32 N·m; esforço·0,60 = 53,33·0,60 = 32 N·m (equilíbrio). Roda-e-eixo: MA = R/r = 0,30/0,05 = 6. Esforço = carga / MA = 80 / 6 ˜ 13,33 N. Torque transmitido: esforço·R = 13,33·0,30 = 4,0 N·m (igual a carga·r = 80·0,05 = 4,0 N·m). Comparação: roda-e-eixo fornece maior vantagem mecânica (6 vs 1,5) e, portanto, menor esforço, mas exige maior deslocamento angular da roda para o mesmo movimento linear da carga; a alavanca requer maior torque (32 N·m) e menor relação de deslocamentos, sendo vantajosa quando se precisa de menor deslocamento angular e maior controle. Avalie trade-offs de projeto entre esforço, torque e espaço/curso requerido.
Explicação
A explicação apresenta cálculos precisos para determinar a vantagem mecânica e o esforço em ambos os sistemas, utilizando fórmulas adequadas. Além disso, a comparação entre a alavanca e a roda-e-eixo destaca as diferenças em relação à vantagem mecânica, esforço e deslocamento, permitindo uma análise clara dos trade-offs envolvidos. Essa abordagem ajuda a entender como diferentes máquinas simples podem ser utilizadas de maneira eficiente em diferentes contextos.
Raio-X da questão
vantagem mecânica e esforço
avaliacao
vantagem mecânica · torque e deslocamento
Revisar os conceitos de alavanca e roda-e-eixo, incluindo cálculos de vantagem mecânica.
O aluno pode confundir a aplicação das fórmulas de vantagem mecânica e torque, resultando em cálculos incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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