Um carrinho de entrega tem massa m = 50 kg. Um motor aplica uma força horizontal constante de 200 N para…
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
Um carrinho de entrega tem massa m = 50 kg. Um motor aplica uma força horizontal constante de 200 N para frente; o atrito entre rodas e piso é desprezível. Posteriormente, um freio aplica uma força de 150 N contrária ao movimento enquanto o motor continua aplicando 200 N. (a) Calcule a aceleração do carrinho antes da frenagem e durante a frenagem. (b) Explique como aumentar a massa transportada impacta a força necessária, o consumo de energia e a sustentabilidade do transporte urbano, citando medidas para reduzir consumo.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) Antes da frenagem: F_res = 200 N ? a = F_res/m = 200 / 50 = 4,0 m/s² para frente. Durante a frenagem: forças horizontais: 200 N (motor) - 150 N (freio) = 50 N ? a = 50 / 50 = 1,0 m/s² para frente. b) Aumentar a massa m exige maior força para obter a mesma aceleração (F = m·a) e aumenta a energia cinética para dada velocidade (E_c = ½ m v²), elevando consumo de energia no transporte. Em termos de sustentabilidade, maior massa implica maior demanda energética e emissões associadas (se motor térmico). Medidas para reduzir consumo: reduzir massa transportada quando possível, usar materiais leves, otimizar rota e carga, implementar frenagem regenerativa para recuperar energia cinética, e usar veículos e motores mais eficientes. Essas ações diminuem a força/energia necessárias e melhoram a eficiência energética do sistema de transporte urbano.
Explicação
A explicação aborda a aplicação das leis de Newton para calcular a aceleração em diferentes situações, considerando as forças atuantes sobre o carrinho. Além disso, discute como o aumento da massa impacta a força necessária e o consumo de energia, relacionando isso à sustentabilidade no transporte urbano. As medidas sugeridas para reduzir o consumo são práticas que visam aumentar a eficiência energética e minimizar impactos ambientais.
Raio-X da questão
aceleração e forças
avaliacao
segunda lei de Newton · forças e movimento
Revisar a segunda lei de Newton e os conceitos de força e massa.
O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, aplicando a fórmula de forma incorreta ao calcular a aceleração durante a frenagem.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cotidiano
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