Um bloco de massa m = 5 kg, inicialmente em repouso, é submetido a uma força horizontal constante F = 20 N…
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
Um bloco de massa m = 5 kg, inicialmente em repouso, é submetido a uma força horizontal constante F = 20 N durante ?t = 2 s. Calcule a variação do momento linear ?p do bloco e sua velocidade final v.
- A) ?p = 40 kg·m/s; v = 8 m/s.
- B) ?p = 0 kg·m/s; v = 0 m/s.
- C) ?p = 10 kg·m/s; v = 2 m/s.
- D) ?p = 20 kg·m/s; v = 4 m/s.
- E) ?p = 80 kg·m/s; v = 16 m/s.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 5 kg, bloco inicialmente em repouso (velocidade inicial igual a 0), força horizontal constante F = 20 N, intervalo de tempo Δt = 2 s. O símbolo '?t' do enunciado foi lido como Δt, que é a notação usual de intervalo de tempo. Passo 2: Lembre a relação entre impulso e variação do momento linear. Pelo teorema do impulso, a variação do momento linear é igual ao impulso da força resultante: Δp = F·Δt. Passo 3: Calcule a variação do momento linear. Δp = 20 N × 2 s = 40 kg·m/s (1 N·s equivale a 1 kg·m/s). Passo 4: Calcule a velocidade final. Como o bloco parte do repouso, Δp = m·v − m·0 = m·v, logo v = Δp/m = 40 kg·m/s ÷ 5 kg = 8 m/s. Passo 5: Conclua. A alternativa correta é a A, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a alternativa B supõe que não há variação, o que contraria a presença de força não nula atuando durante um intervalo de tempo; a alternativa C divide a força pelo tempo em vez de multiplicar; a alternativa D ignora o intervalo de tempo no cálculo do impulso; a alternativa E multiplica o tempo duas vezes, obtendo um valor de Δp que não corresponde ao impulso da força.
💡 Dica: Use a segunda lei de Newton para calcular a aceleração.
Alternativa por alternativa
Impulso J = F·?t = 20 N·2 s = 40 N·s = 40 kg·m/s; ?p = J e v = ?p/m = 40/5 = 8 m/s.
O aluno acredita que, como o bloco estava em repouso, nada muda, ou que a força não altera o movimento sem ser aplicada por muito tempo. Não percebe que uma força constante e não nula sempre produz variação do momento durante o intervalo de atuação.
O aluno calcula Δp como F dividido por Δt (20 ÷ 2 = 10 kg·m/s) em vez de F multiplicado por Δt, e depois obtém v = 10 ÷ 5 = 2 m/s. O conceito de impulso está presente, mas a operação está invertida.
O aluno considera apenas a força, esquecendo o intervalo de tempo, e obtém Δp = 20 kg·m/s. Em seguida calcula v = 20 ÷ 5 = 4 m/s. Falta a multiplicação pelo tempo na definição de impulso.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da variação do momento linear e da velocidade final.
O aluno multiplica a força pelo tempo duas vezes (20 × 2 × 2 = 80 kg·m/s), tratando o tempo como se entrasse com potência ou elevado ao quadrado. Depois calcula v = 80 ÷ 5 = 16 m/s. O método de cálculo do impulso foi aplicado de forma incorreta.
Raio-X da questão
momento linear e velocidade
avaliacao
segunda lei de Newton · cálculo de momento linear
Revisar as leis de Newton e o conceito de momento linear.
O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da variação do momento linear e da velocidade final.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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