Um carrinho de 15 kg desloca-se a 3,0 m/s. Para parar em 2,0 m, qual deve ser a força média de frenagem…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um carrinho de 15 kg desloca-se a 3,0 m/s. Para parar em 2,0 m, qual deve ser a força média de frenagem aplicada na direção oposta ao movimento? Use energia cinética e trabalho.
- A) Como o carrinho é leve, a força média é apenas 10 N.
- B) A força média necessária é 50 N, uma força alta para parar rapidamente.
- C) Força média ˜ 34 N (oposta ao movimento)
- D) A força média aplicada deve ser de 15 N, pois a massa é 15 kg.
- E) A força média de frenagem não é necessária; o carrinho para sozinho.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a energia cinética inicial do carrinho pela fórmula Ec = m v^2 / 2. Ec = 15 x 3,0^2 / 2 = 15 x 9 / 2 = 67,5 J. Passo 2: Como o carrinho termina parado, a energia cinética final é zero, então a variação de energia cinética é -67,5 J. Pelo teorema da energia cinética, o trabalho total sobre o carrinho é igual a essa variação. A única força que realiza trabalho na direção do movimento é a força de frenagem, que atua contra o deslocamento, então seu trabalho é -F x d, com d = 2,0 m. Passo 3: Iguale os trabalhos: -F x 2,0 = -67,5, logo F = 67,5 / 2,0 = 33,75 N, que arredondado é aproximadamente 34 N. A alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 4: Por que as outras estão erradas. A: a leveza do carrinho não determina a força; o valor 10 N não resulta de nenhum cálculo com energia e distância. B: 50 N não sai da relação entre energia cinética e trabalho com os dados do enunciado. D: massa em quilogramas e força em newtons são grandezas diferentes, e a força não é igual à massa. E: um carrinho em movimento só para se alguma força atuar sobre ele, como atrito ou frenagem, e o enunciado pede justamente essa força.
💡 Dica: Calcule a energia cinética e use a fórmula do trabalho.
Alternativa por alternativa
O aluno acha que a força de frenagem depende apenas de a massa ser pequena, sem relacionar a força com a energia cinética e a distância de parada.
O aluno provavelmente faz uma conta sem usar corretamente a relação entre energia cinética e trabalho, obtendo um valor alto sem coerência com os dados.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, subestimando a força necessária para parar o carrinho.
Energia cinética ½mv² = 0,5·15·(3,0)² = 67,5 J; trabalho W = F·d ? F = W/d = 67,5 J / 2,0 m = 33,75 N ˜ 34 N.
O aluno confunde massa com força e acredita que a força numericamente igual à massa em quilogramas, ignorando que a força depende da velocidade e da distância de parada.
O aluno acredita que um corpo em movimento para sozinho, ignorando que a parada exige uma força atuando contra o movimento, como o atrito ou a frenagem.
Raio-X da questão
força de frenagem
avaliacao
energia cinética · trabalho
Revisar as relações entre trabalho, energia cinética e força.
O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, subestimando a força necessária para parar o carrinho.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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