Em um centro de distribuição, um caixote de massa 30 kg está inicialmente em repouso sobre um piso horizontal…
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 centro de distribuição, um caixote de massa 30 kg está inicialmente em repouso sobre um piso horizontal. Durante 5 s, um operador empurra o caixote com uma força horizontal constante de 120 N. O atrito entre o caixote e o piso é desprezível. Com base nessa situação, qual é a velocidade do caixote ao final dos 5 s de aplicação da força?
- A) A velocidade final é 20 m/s, pois a aceleração é 4 m/s² e atua durante 5 s.
- B) A velocidade final é 24 m/s, pois a força de 120 N produz uma aceleração de 4 m/s² durante 5 s.
- C) A velocidade final é 4 m/s, pois esse é o valor da aceleração calculada pela razão entre força e massa.
- D) A velocidade final é 0 m/s, pois o caixote estava inicialmente em repouso antes da aplicação da força.
- E) A velocidade final é 600 m/s, pois o produto entre força e tempo determina diretamente a velocidade.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. Massa m = 30 kg, força horizontal constante F = 120 N, tempo de aplicação t = 5 s, velocidade inicial v0 = 0 (caixote em repouso). O atrito é desprezível, então a força resultante é a própria força aplicada.
- Calcule a aceleração pela Segunda Lei de Newton: a = F/m = 120/30 = 4 m/s².
- Como a aceleração é constante, use v = v0 + a·t. Com v0 = 0, temos v = 4 × 5 = 20 m/s.
- Portanto, a velocidade ao final dos 5 s é 20 m/s, o que corresponde à alternativa A, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa B soma ou multiplica incorretamente o resultado (24 não é 4 × 5). A alternativa C confunde a aceleração de 4 m/s² com a velocidade, esquecendo de multiplicar pelo tempo. A alternativa D supõe que, por estar em repouso antes, o caixote continuaria parado, ignorando que a força atua durante os 5 s. A alternativa E multiplica a força pelo tempo (impulso, 600 N·s), mas esse produto não é velocidade; falta dividir pela massa.
💡 Dica: Use 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 caixote é a = F/m = 120/30 = 4 m/s². Como o caixote parte do repouso e a força é constante, sua velocidade final é v = v0 + at = 0 + 4 · 5 = 20 m/s. Equivalentemente, o impulso da força é J = FΔt = 600 N·s, e Δv = J/m = 600/30 = 20 m/s.
O aluno provavelmente calculou a aceleração corretamente, mas errou a multiplicação pelo tempo ou somou valores indevidamente, chegando a 24 m/s em vez de 4 × 5 = 20 m/s.
O aluno confundiu aceleração com velocidade, tomando o valor de a = F/m como resposta final e esquecendo que a velocidade cresce com o tempo de aplicação da força.
Por que engana: Confundir a relação entre impulso e variação de velocidade, aplicando a fórmula de forma incorreta.
O aluno aplicou a intuição do dia a dia de que um objeto parado tende a permanecer parado, ignorando que a força aplicada durante 5 s altera a velocidade do caixote.
O aluno calculou o produto F·t = 600 N·s (impulso) e tomou esse valor como velocidade, esquecendo de dividir pela massa de 30 kg, que transforma impulso em variação de velocidade.
Raio-X da questão
força e movimento
avaliacao
impulso e momentum · segunda lei de Newton
Revisar a relação entre força, massa e aceleração na dinâmica.
Confundir a relação entre impulso e variação de velocidade, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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