Projete e descreva uma máquina composta para elevar uma carga de 150 N verticalmente por 2,0 m, combinando um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete e descreva uma máquina composta para elevar uma carga de 150 N verticalmente por 2,0 m, combinando um plano inclinado, uma alavanca e uma polia móvel. Indique valores plausíveis (ângulo do plano, razão da alavanca, configuração da polia), calcule a força de entrada necessária desprezando atrito (use g=10 m/s²) e explique como cada elemento contribui para a vantagem mecânica.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Escolha: plano inclinado com ?=30°, alavanca com razão de braços 3:1 (braço esforço 3×braço carga), polia móvel que reduz a força pela metade. Cálculos: altura h=2,0 m; comprimento do plano L = h / sin? = 2,0 / 0,5 = 4,0 m. Força ao longo do plano: F_plano = P·sin? = 150 N·0,5 = 75 N. Após alavanca (razão 3:1): F_alavanca = 75 N / 3 = 25 N. Com polia móvel (divisão por 2): F_entrada = 25 N / 2 = 12,5 N. Verificação de energia: trabalho input ˜ F_plano·L = 75 N·4,0 m = 300 J; energia potencial = P·h = 150 N·2,0 m = 300 J. Contribuições: plano inclinado reduz força aumentando distância; alavanca multiplica o braço de esforço; polia móvel reduz força transmitida. Resultado assume ausência de atrito e perdas.
Explicação
A combinação do plano inclinado, alavanca e polia móvel permite reduzir a força necessária para elevar a carga, utilizando princípios de vantagem mecânica. O plano inclinado facilita a elevação ao aumentar a distância percorrida, a alavanca amplifica a força aplicada e a polia móvel divide a força pela metade. Essa interação entre os elementos garante que a energia total se mantenha constante, respeitando a conservação de energia.
Raio-X da questão
máquinas simples
avaliacao
máquinas simples · vantagem mecânica
Revisar os conceitos de vantagem mecânica e funcionamento de máquinas simples.
O aluno pode confundir a relação entre a força de entrada e a força de saída, não considerando corretamente a vantagem mecânica de cada componente da máquina.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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