FísicaFUVESTBNCC EM13CNT201Difícil⏱ medio

Usando um sistema formado por uma corda e uma roldana, um homem levanta uma caixa de massa m, aplicando na…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT201

Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostos em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Usando um sistema formado por uma corda e uma roldana, um homem levanta uma caixa de massa m, aplicando na corda uma força F que forma um ângulo ? com a direção vertical, como mostra a figura. O trabalho realizado pela resultante das forças que atuam na caixa – peso e força da corda – quando o centro de massa da caixa é elevado, com velocidade constante, de desde a altura yA até a altura yB, é: [FUVEST 2011 - Questão 12] FUVEST - 2011

A) nulo.
B) F (yB – yA).
C) mg (yB – yA).
D) F cos (?) (yB – yA).
E) mg (yB – yA) + m?/2.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

A caixa sobe com velocidade constante, logo sua aceleração é zero. Pela primeira lei de Newton, a força resultante sobre ela é nula: o peso (mg, para baixo) e a força da corda (para cima, com componente vertical) se equilibram. Passo 2: O trabalho de uma força é W = F·d·cos(alfa), em que alfa é o ângulo entre a força e o deslocamento. Se a resultante é zero, seu trabalho é zero em qualquer deslocamento, pois W = 0·d·cos(alfa) = 0. Passo 3: Isso confere com o teorema da energia cinética, segundo o qual o trabalho da resultante é igual à variação da energia cinética. Como a velocidade é constante, a energia cinética não muda, e o trabalho da resultante é nulo. Passo 4: Separando as forças: o peso realiza trabalho -mg(yB – yA), pois o deslocamento é para cima e o peso aponta para baixo; a força da corda realiza trabalho de mesmo módulo, com sinal positivo, e a soma dá zero. Passo 5: Por que as outras alternativas estão erradas: B) F(yB – yA) considera apenas a força da corda, esquece o peso e não usa a resultante. C) mg(yB – yA) é apenas o módulo do trabalho do peso, com sinal trocado, e ignora o trabalho da corda, que o cancela. D) F cos(angulo)(yB – yA) usa só uma componente da força da corda e não considera o peso, que também atua na caixa. E) mg(yB – yA) + termo cinético supõe que a energia cinética varia, o que não acontece com velocidade constante.

💡 Dica: Considere as forças atuantes e a condição de velocidade constante para calcular o trabalho da resultante.

Alternativa por alternativa

A Correta

CORRETA. O trabalho da resultante é nulo, pois a velocidade é constante.

B Erradaerro: Conceitual

O aluno considera que o trabalho da resultante é igual ao trabalho da força da corda, ignorando que o peso também atua sobre a caixa e tem sentido oposto ao deslocamento.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno calcula apenas o trabalho do peso, em módulo, e esquece que a força da corda também realiza trabalho e compensa esse valor na resultante.

D Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno toma a componente vertical da força da corda como se ela fosse a única força envolvida no deslocamento vertical, sem considerar o peso e a condição de equilíbrio.

Por que engana: O aluno pode confundir o trabalho realizado por forças em equilíbrio com o trabalho total, desconsiderando que a velocidade constante implica em trabalho nulo da força resultante.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno aplica o teorema da energia cinética somando um termo de energia cinética, mas esquece que, com velocidade constante, a energia cinética não varia.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 progressao

🎯 Conceito central

trabalho de forças, equilíbrio dinâmico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

trabalho de forças · equilíbrio dinâmico

📚 Reveja

Revisar conceitos de trabalho de forças e equilíbrio com velocidade constante.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir o trabalho realizado por forças em equilíbrio com o trabalho total, desconsiderando que a velocidade constante implica em trabalho nulo da força resultante.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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