Durante um ensaio de segurança realizado em uma escola, um carrinho de transporte de equipamentos…
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
Durante um ensaio de segurança realizado em uma escola, um carrinho de transporte de equipamentos, representado por um bloco, movimenta-se sobre uma pista horizontal sem atrito. O carrinho tem massa de 5 kg e parte do repouso. Em determinado intervalo, uma força horizontal constante de 20 N atua sobre ele durante 4 s. Despreze a resistência do ar e considere que a força resultante sobre o carrinho é igual à força aplicada. Com base nas informações do ensaio, qual é a velocidade final do carrinho ao término dos 4 s?
- A) A velocidade final do bloco é de 16 m/s.
- B) A velocidade final do bloco é de 400 m/s.
- C) A velocidade final do bloco é de 80 m/s.
- D) A velocidade final do bloco é de 20 m/s.
- E) A velocidade final do bloco é de 4 m/s.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 5 kg, força F = 20 N, tempo t = 4 s, velocidade inicial igual a zero, pois o carrinho parte do repouso.
- Calcule a aceleração pela Segunda Lei de Newton: a = F / m = 20 / 5 = 4 m/s^2.
- Calcule a velocidade final com a equação do movimento uniformemente variado, v = v0 + a·t. Como v0 = 0, temos v = 4 · 4 = 16 m/s.
- Logo, a alternativa correta é a A, com velocidade final de 16 m/s. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas: a B (400 m/s) multiplica o impulso de 80 N·s pela massa, o que não tem sentido físico; a C (80 m/s) usa o impulso F·t como se fosse a velocidade, ignorando a massa; a D (20 m/s) confunde a força aplicada com a velocidade final; a E (4 m/s) usa apenas a aceleração, esquecendo de multiplicá-la pelo tempo.
💡 Dica: Aplique a segunda lei de Newton para encontrar a aceleração e, em seguida, calcule a velocidade final.
Alternativa por alternativa
Pela segunda lei de Newton, a aceleração do carrinho é a = F/m = 20/5 = 4 m/s². Como ele parte do repouso, sua velocidade final é v = v₀ + at = 0 + 4 · 4 = 16 m/s.
O aluno calculou o impulso F·t = 80 N·s e depois multiplicou esse valor pela massa de 5 kg, em vez de dividir a quantidade de movimento pela massa.
O aluno tomou o impulso F·t = 80 N·s diretamente como velocidade, ignorando que a massa do carrinho deve entrar no cálculo para obter a velocidade.
O aluno aproveitou o valor da força (20 N) como se fosse a velocidade final, sem relacionar a força com a aceleração e o tempo.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da velocidade final.
O aluno calculou corretamente a aceleração de 4 m/s^2, mas não multiplicou pelo tempo de 4 s e registrou a aceleração como se fosse a velocidade final.
Raio-X da questão
segunda lei de Newton
avaliacao
segunda lei de Newton · cálculo de aceleração
Revisar a relação entre força, massa e aceleração na segunda lei de Newton.
O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da velocidade final.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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