Um bloco de massa 5 kg sobe uma rampa inclinada em ? = 30° com coeficiente de atrito cinético µ = 0,2…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um bloco de massa 5 kg sobe uma rampa inclinada em ? = 30° com coeficiente de atrito cinético µ = 0,2. Partindo com velocidade v0 = 8 m/s, ele sobe até parar. Use g = 10 m/s². Calcule: (a) distância percorrida até parar; (b) energia dissipada por atrito; (c) trabalho total das forças. Apresente cálculos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: componentes e forças paralelas à rampa: peso paralelo P = m g sin? = 5·10·0,5 = 25 N; atrito Ff = µ m g cos? = 0,2·5·10·0,866 = 8,66 N. A força resultante oposta ao movimento é FR = 25 + 8,66 = 33,66 N. A desaceleração é a = FR/m = 33,66/5 = 6,732 m/s². Usando v² = v0² - 2 a s ? s = v0²/(2 a) = 64/(13,464) ˜ 4,75 m. Energia cinética inicial KE = ½ m v0² = 0,5·5·64 = 160 J; essa energia é dissipada por trabalho das forças não conservativas, portanto energia dissipada ˜ 160 J. Trabalho total W = -(25 + 8,66)·4,75 ˜ -160 J (conferindo ?KE = W).
Explicação
Os cálculos realizados consideram as forças atuantes no bloco, como o peso e o atrito, permitindo determinar a desaceleração e a distância percorrida até a parada. A energia cinética inicial é convertida em trabalho realizado pelas forças não conservativas, que inclui o trabalho do atrito e da gravidade, resultando na energia dissipada. A relação entre a variação da energia cinética e o trabalho total confirma a consistência dos resultados obtidos.
Raio-X da questão
movimento em rampa inclinada
avaliacao
movimento uniformemente variado · forças em um plano inclinado
Revisar as leis de Newton e trabalho de forças.
O aluno pode confundir a força de atrito com a força gravitacional, não considerando corretamente a decomposição das forças na rampa.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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