Projete um mecanismo combinado (alavanca + roda) para erguer uma carga de 200 N verticalmente 0,50 m usando…
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
Projete um mecanismo combinado (alavanca + roda) para erguer uma carga de 200 N verticalmente 0,50 m usando uma alavanca cujo ponto de aplicação percorre 2,0 m; estime a força de entrada ideal, calcule a vantagem mecânica e discuta como atrito e eficiência alteram o resultado. Use fórmulas e unidades SI.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo ideal por conservação de trabalho: W_out = F_out·d_out = 200 N·0,50 m = 100 J. Distância de entrada d_in = 2,0 m ? F_in = W_out / d_in = 100 J / 2,0 m = 50 N. Vantagem mecânica MA = F_out / F_in = 200 / 50 = 4 (ou MA = d_in / d_out = 2,0 / 0,50 = 4). Considerando atritos e eficiência ?, importa usar W_in = W_out / ?; por exemplo, se ? = 0,8 então F_in_real = (W_out / ?) / d_in = (100 / 0,8) / 2,0 = 62,5 N. Discuta compensações: maior vantagem reduz força mas aumenta deslocamento; atritos e deformações reduzem eficiência exigindo força maior; escolha de materiais e polias/rolamentos melhora ?.
Explicação
A explicação utiliza a conservação de energia para calcular a força necessária para erguer a carga, considerando a distância percorrida. A vantagem mecânica é determinada tanto pela relação entre as forças quanto pela relação entre as distâncias, evidenciando a eficiência do sistema. Além disso, menciona como fatores como atrito e eficiência afetam a força real necessária, destacando a importância de materiais adequados para otimizar o desempenho do mecanismo.
Raio-X da questão
vantagem mecânica
avaliacao
vantagem mecânica · forças e movimentos
Revisar os conceitos de alavanca, roda e eficiência em máquinas simples.
O aluno pode confundir a força de entrada com a força de saída, não considerando a relação entre elas na alavanca.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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