Uma barra rígida horizontal de comprimento 2,0 m é pivotada sem atrito na extremidade esquerda. Uma massa m =…
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
Uma barra rígida horizontal de comprimento 2,0 m é pivotada sem atrito na extremidade esquerda. Uma massa m = 3,0 kg é pendurada a 1,5 m do pivô. Qual a intensidade da força vertical para cima, aplicada a 0,5 m do pivô, necessária para manter a barra em equilíbrio? Use g = 10 m/s².
- A) F = 90 N (para cima)
- B) F = 120 N
- C) F = 30 N
- D) F = 60 N
- E) F = 45 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule o peso da massa: P = m x g = 3,0 kg x 10 m/s^2 = 30 N, aplicado a 1,5 m do pivô. Passo 2: Para o equilíbrio de rotação, a soma dos torques em relação ao pivô deve ser zero. Tomando o pivô como referência, o peso gera um torque de 30 N x 1,5 m = 45 N·m. Passo 3: A força F está a 0,5 m do pivô e atua no sentido oposto ao peso, equilibrando esse torque: F x 0,5 m = 45 N·m. Passo 4: Isolando F, temos F = 45 / 0,5 = 90 N, para cima. Passo 5: Conferência: a força vertical para cima (90 N) e o peso (30 N) não se anulam, portanto o pivô exerce uma reação vertical de 60 N para baixo, o que é permitido, pois o pivô é um ponto de apoio sem atrito que absorve a força resultante; a condição de equilíbrio de rotação é o que determina F. Passo 6: Por que as outras estão erradas: B (120 N) usa um braço incorreto; C (30 N) iguala F ao peso, ignorando os braços de alavanca; D (60 N) confunde equilíbrio de forças com equilíbrio de torques; E (45 N) usa o valor do torque sem dividi-lo pelo braço de 0,5 m. Resposta: alternativa A, F = 90 N para cima.
💡 Dica: Aplique as condições de equilíbrio para resolver a questão.
Alternativa por alternativa
Torque nulo: F·0,5 = m·g·1,5 ? F = (3,0·10·1,5)/0,5 = 90 N.
Provavelmente multiplicou o peso pelo comprimento total da barra (30 x 2,0 = 60) e dividiu pela distância da força, 0,5 m, obtendo 120 N, em vez de usar a distância do peso ao pivô.
Provavelmente considerou que a força para cima deve ter o mesmo valor do peso, 30 N, esquecendo que o equilíbrio de rotação depende dos braços de alavanca e não apenas do equilíbrio de forças.
Provavelmente aplicou apenas o equilíbrio de forças ou dobrou o peso (30 x 2 = 60 N), ignorando o torque e as distâncias ao pivô.
Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação das forças e momentos, calculando a força vertical incorretamente ao não considerar a distância do pivô corretamente.
Provavelmente calculou corretamente o torque do peso (45 N·m), mas o tomou como se fosse a força, esquecendo de dividir pelo braço de 0,5 m da força F.
Raio-X da questão
equilíbrio de forças
avaliacao
equilíbrio de forças · momentos de força
Revisar as condições de equilíbrio em sistemas de alavancas.
O aluno pode confundir a aplicação das forças e momentos, calculando a força vertical incorretamente ao não considerar a distância do pivô corretamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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