Em um laboratório escolar, estudantes analisam o lançamento de um bloco por uma mola, como em um dispositivo…
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
Em um laboratório escolar, estudantes analisam o lançamento de um bloco por uma mola, como em um dispositivo de demonstração de segurança. Um bloco de massa 2,0 kg está sobre uma superfície horizontal. A mola, de constante elástica 200 N/m, é comprimida 0,10 m e liberada. Para a superfície, o coeficiente de atrito estático é 0,40 e o coeficiente de atrito cinético é 0,20. Considere g = 10 m/s² e despreze a massa da mola. Com base nos dados do experimento, o bloco começa a se mover? Em caso afirmativo, qual é sua aceleração imediatamente após ser liberado?
- A) Não; aceleração inicial de 0 m/s².
- B) Sim; aceleração inicial de 6 m/s².
- C) Sim; aceleração inicial de 8 m/s².
- D) Sim; aceleração inicial de 10 m/s².
- E) Sim; aceleração inicial de 4 m/s².
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a força elástica da mola: F = k·x = 200 N/m · 0,10 m = 20 N. Esta é a força que a mola aplica sobre o bloco no instante da liberação. Passo 2: Calcule o peso e a força normal: P = m·g = 2,0 kg · 10 m/s² = 20 N. Como a superfície é horizontal, N = 20 N. Passo 3: Calcule a força de atrito estático máximo: fat_max = μe·N = 0,40 · 20 N = 8 N. Passo 4: Compare: a força da mola (20 N) é maior que o atrito estático máximo (8 N). Logo, o bloco começa a se mover. Passo 5: Como o bloco está em movimento, o atrito que age é o cinético: fat_c = μc·N = 0,20 · 20 N = 4 N, contrário ao movimento. Passo 6: A força resultante é Fr = 20 N − 4 N = 16 N. Passo 7: Pela segunda lei de Newton, a = Fr/m = 16 N / 2,0 kg = 8 m/s². Portanto, a alternativa C está correta, em acordo com o gabarito. Análise das demais: A está errada porque a mola vence o atrito estático máximo; B está errada porque usa o atrito estático máximo (8 N) como se fosse o atrito cinético; D está errada porque ignora o atrito; E está errada porque trata o atrito estático de 8 N como se fosse a força resultante.
💡 Dica: Calcule a força da mola e compare com a força de atrito.
Alternativa por alternativa
Supõe que o atrito estático pode sempre equilibrar a força da mola, como se ele fosse ilimitado. Não compara a força elástica (20 N) com o atrito estático máximo (8 N).
Por que engana: O aluno pode confundir a força de atrito com a força elástica da mola, levando a um cálculo incorreto da aceleração.
Calcula corretamente que o bloco se move, mas usa o atrito estático máximo (8 N) como se fosse o atrito cinético, obtendo (20 − 8)/2 = 6 m/s². Confunde os dois coeficientes de atrito.
A força elástica inicial é F = kx = 200 · 0,10 = 20 N. A força máxima de atrito estático é fₑ,máx = μₑmg = 0,40 · 2,0 · 10 = 8 N. Como 20 N > 8 N, o bloco começa a se mover. Após o início do movimento, atua o atrito cinético: f𝒸 = μ𝒸mg = 0,20 · 2,0 · 10 = 4 N. Assim, a força resultante inicial é 20 − 4 = 16 N, e a aceleração inicial é a = 16/2,0 = 8 m/s².
Divide a força da mola (20 N) pela massa (2 kg) e ignora completamente o atrito, o que não corresponde à situação descrita, em que há atrito atuando sobre o bloco.
Usa o atrito estático máximo (8 N) como força resultante e calcula 8 N / 2 kg = 4 m/s². Confunde a força de atrito com a força resultante sobre o bloco.
Raio-X da questão
força de mola e atrito
avaliacao
força de mola · coeficiente de atrito
Revisar as leis de Hooke e forças de atrito.
O aluno pode confundir a força de atrito com a força elástica da mola, levando a um cálculo incorreto da aceleração.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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