Considere agora um outro experimento feito em condições semelhantes, em que o manômetro indica uma pressão de…
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
Considere agora um outro experimento feito em condições semelhantes, em que o manômetro indica uma pressão de 5 atm e, sem que a pressão no interior da garrafa se altere, ele é cuidadosamente substituído por uma rolha de 10 g de massa e 2 cm de diâmetro (igual ao diâmetro interno do bocal da garrafa). Logo após a rolha ser encaixada no local, ela é expelida devido à pressão interna da garrafa ser maior que a pressão atmosférica. A aceleração da rolha no momento em que ela é expelida é de, aproximadamente, [FUVEST 2025 - Questão 74] FUVEST - 2025
- A) 12 m/s².
- B) 120 m/s².
- C) 1200 m/s².
- D) 12000 m/s².
- E) 120000 m/s².
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças sobre a rolha. No instante em que é expelida, a pressão interna (5 atm) empurra a rolha para fora e a pressão atmosférica (1 atm) empurra para dentro. A força resultante vem da diferença de pressão: 5 atm - 1 atm = 4 atm. Passo 2: Converta a pressão para pascal. Como 1 atm vale aproximadamente 1,0 x 10^5 Pa, a diferença vale 4,0 x 10^5 Pa. Passo 3: Calcule a área da seção da rolha. O diâmetro é 2 cm, logo o raio é 1 cm = 0,01 m. A área é A = pi x (0,01)^2 = 3,14 x 10^-4 m^2. Passo 4: Calcule a força resultante. F = diferença de pressão x área = 4,0 x 10^5 x 3,14 x 10^-4 = aproximadamente 126 N. Passo 5: Use a Segunda Lei de Newton. A massa é 10 g = 0,010 kg, então a = F/m = 126 / 0,010 = 1,26 x 10^4 m/s^2, ou cerca de 12000 m/s^2. Resposta: alternativa D. Por que as outras estão erradas: A tem valor 1000 vezes menor, típico de tratar a massa como 10 kg; B é cem vezes menor, típico de erro de potência de dez ao converter a área de cm^2 para m^2; C é dez vezes menor, típico de converter 10 g em 0,1 kg; E é dez vezes maior, típico de converter 10 g em 0,001 kg.
💡 Dica: Calcule a força exercida pela pressão e aplique a segunda lei de Newton para encontrar a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente trata a massa de 10 g como 10 kg, o que divide a força por um valor 1000 vezes maior e gera uma aceleração muito pequena.
O aluno calcula a área com erro de potência de dez na conversão de centímetros para metros, obtendo uma área cem vezes menor e, portanto, uma força e uma aceleração cem vezes menores.
Por que engana: Confundir a relação entre pressão e aceleração, subestimando a aceleração resultante da pressão interna.
O aluno converte 10 g para 0,1 kg, em vez de 0,01 kg, e assim divide a força por um valor dez vezes maior, obtendo aceleração dez vezes menor.
CORRETA. A aceleração é calculada corretamente como 12000 m/s².
O aluno converte 10 g para 0,001 kg, o que faz a aceleração ficar dez vezes maior do que a correta.
Raio-X da questão
pressão, força, aceleração
avaliacao
pressão e força · aceleração
Revisar conceitos de pressão, força e segunda lei de Newton.
Confundir a relação entre pressão e aceleração, subestimando a aceleração resultante da pressão interna.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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