Em uma atividade de laboratório, uma estudante de 60 kg senta-se em uma cadeira de 4 kg, inicialmente em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, uma estudante de 60 kg senta-se em uma cadeira de 4 kg, inicialmente em repouso. Após um breve intervalo, o conjunto permanece parado, embora o assento apresente uma pequena deformação. Considere g = 10 m/s² e despreze movimentos do piso. Com base nessa situação, qual interpretação dinâmica explica corretamente o equilíbrio da estudante e da cadeira?
- A) A cadeira permanece parada porque, depois que a estudante se acomoda, a força resultante sobre qualquer corpo apoiado passa a ser nula, independentemente das forças presentes.
- B) A cadeira permanece parada porque a deformação do assento elimina o peso da estudante, fazendo com que nenhuma força gravitacional continue atuando sobre o conjunto.
- C) A cadeira permanece parada porque a força que a estudante exerce sobre o assento e a força que o assento exerce sobre ela atuam no mesmo corpo e se anulam diretamente.
- D) A deformação do assento permite que ele exerça uma força normal para cima sobre a estudante, equilibrando seu peso; na cadeira, essa interação é equilibrada pela força do piso e pelo peso da própria cadeira.
- E) A cadeira permanece parada porque a pequena deformação do assento gera uma força para cima maior que o peso da estudante, impedindo que ela continue descendo.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças que atuam sobre a estudante. Ela está sujeita ao seu peso, de módulo P = m·g = 60 · 10 = 600 N, para baixo, e à força normal exercida pelo assento, para cima. Como ela está em repouso, a resultante é nula, então a normal tem módulo 600 N. Passo 2: Analise a cadeira. Ela sofre o peso próprio, de módulo 4 · 10 = 40 N, para baixo, a força que a estudante aplica sobre o assento, de 600 N para baixo, e a reação do piso, para cima. A soma dessas forças verticais é nula: 600 + 40 = 640 N para baixo e 640 N para cima, por isso o conjunto permanece parado. Passo 3: A deformação do assento é a origem física da força normal: o material deformado se comporta como uma mola e empurra a estudante para cima, com intensidade suficiente para equilibrar o peso. Passo 4: Por que as outras estão erradas. A: o equilíbrio (resultante nula) não ocorre 'independentemente das forças'; ele existe apenas porque as forças se compensam. B: a deformação não elimina o peso; o peso continua atuando e é justamente equilibrado pela força do assento. C: a força da estudante sobre o assento e a do assento sobre ela são um par ação-reação e atuam em corpos diferentes, por isso não se anulam entre si. E: para o equilíbrio a força do assento deve ser igual ao peso; se fosse maior, a resultante seria para cima e a estudante aceleraria para cima, o que contraria o repouso. Conclusão: a alternativa D é a correta e coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Procure a resultante das forças no sistema.
Alternativa por alternativa
Acredita que a resultante nula surge automaticamente após a acomodação, como se fosse uma propriedade de qualquer corpo apoiado, sem depender da soma vetorial das forças reais.
Imagina que a deformação do assento 'anula' o peso da estudante, confundindo o efeito elástico com a eliminação da força gravitacional, que continua atuando.
Por que engana: Achar que deformação do assento significa desaparecimento das forças.
Considera que o par de forças ação e reação atua sobre o mesmo corpo e por isso se anula, confundindo a terceira lei de Newton com o equilíbrio de forças em um único corpo.
A estudante está em equilíbrio porque a força normal exercida pelo assento sobre ela tem módulo igual ao seu peso, 600 N, e sentido contrário. Pela terceira lei de Newton, ela exerce sobre o assento uma força de mesmo módulo e sentido oposto, mas essa força atua na cadeira, não na estudante. A cadeira permanece em equilíbrio porque recebe essa força para baixo, seu próprio peso e uma força normal do piso para cima que compensa a resultante dessas forças.
Supõe que, para impedir a descida, a força do assento precisa ser maior que o peso, esquecendo que o equilíbrio exige forças de mesmo módulo e sentidos opostos, e que uma força maior causaria aceleração para cima.
Raio-X da questão
Equilíbrio de forças.
Aplicar equilíbrio m
Força resultante. · Ação e reação.
Terceira lei de Newton e resultante nula.
Achar que deformação do assento significa desaparecimento das forças.
Raciocínio crítico.
Situação cotidiana d
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