Física3ª sérieBNCC EM13CNT107Fácil⏱ medio

Um motor elétrico levanta verticalmente uma bateria de 2 kg a velocidade constante de 0,5 m/s. Calcule a…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um motor elétrico levanta verticalmente uma bateria de 2 kg a velocidade constante de 0,5 m/s. Calcule a potência mecânica entregue pelo motor. Use g = 10 m/s².

A) P = m·g·v² = 20 W
B) P = F·v² = 20 W
C) P = m·g·v = 2 kg·10 m/s²·0,5 m/s = 10 W.
D) P = m·g/v = 40 W
E) P = m·g·v = 5 W

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Como a velocidade é constante, a força do motor tem o mesmo valor do peso da bateria, pois a resultante das forças é zero. Passo 2: Calcule o peso: P = m·g = 2 kg·10 m/s^2 = 20 N, que é a força F que o motor precisa exercer para cima. Passo 3: Use a relação entre potência, força e velocidade para força constante na mesma direção do movimento: Pot = F·v = 20 N·0,5 m/s = 10 W. Passo 4: Portanto, a alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial. Passo 5: A alternativa A está errada porque usa v^2 em vez de v, e mesmo assim o valor 20 W não corresponde ao cálculo (2·10·0,25 = 5 W). Passo 6: A alternativa B está errada porque usa v^2 na fórmula de potência, o que não corresponde à relação Pot = F·v. Passo 7: A alternativa D está errada porque divide a força pela velocidade, o que não corresponde à relação de potência. Passo 8: A alternativa E está errada porque o produto m·g·v é 2·10·0,5 = 10 W, não 5 W, embora a fórmula escrita esteja correta.

💡 Dica: Calcule a força e use a fórmula de potência.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno acredita que a potência depende do quadrado da velocidade, confundindo com a fórmula da energia cinética. Além disso, o valor 20 W não resulta da conta indicada, pois 2·10·0,5^2 = 5 W.

Por que engana: Confundir a fórmula da potência, utilizando a velocidade ao quadrado em vez da velocidade simples.

B Erradaerro: Conceitual

O aluno acerta a força (20 N), mas usa v^2 na fórmula de potência, como se a potência fosse proporcional ao quadrado da velocidade. Ao aplicar a conta, obteria 5 W e não 20 W.

C Correta

Para movimento vertical a velocidade constante, a força de tração é igual ao peso (F = m·g). Potência mecânica é P = F·v = m·g·v, resultando em 10 W.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno inverte a operação e divide a força pela velocidade em vez de multiplicar, o que daria 40 W. Essa ideia não corresponde à relação entre potência, força e velocidade.

E Erradaerro: Atenção

O aluno escreve a fórmula correta, mas erra a multiplicação, obtendo 5 W em vez de 10 W. Pode ter feito a conta 2·10·0,5 de forma incorreta ou dividido o resultado por 2 sem motivo.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

potência mecânica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência · força e massa

📚 Reveja

Revisar a fórmula de potência e suas aplicações em sistemas mecânicos.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a fórmula da potência, utilizando a velocidade ao quadrado em vez da velocidade simples.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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