Em um laboratório escolar, uma bola de borracha é lançada contra uma parede e volta rapidamente. Depois, a…
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 um laboratório escolar, uma bola de borracha é lançada contra uma parede e volta rapidamente. Depois, a mesma bola é lançada contra uma almofada espessa e para mais lentamente. — O que mudou de forma mais decisiva para reduzir a força exercida sobre a bola na segunda situação?
- A) A pressão menor exercida pela almofada, que impede a bola de sofrer uma grande variação de momento.
- B) O aumento do tempo de contato entre a bola e a almofada, que distribui a mesma variação de momento em um intervalo maior.
- C) O aumento da velocidade de retorno da bola, que faz a colisão terminar mais rápido e diminui a força de impacto.
- D) A diminuição da massa da bola, que reduz diretamente a quantidade de movimento transferida no choque.
- E) A maior elasticidade da almofada, que devolve mais energia e espalha o choque pela superfície.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza envolvida. A bola sofre uma variação de quantidade de movimento (impulso) entre o instante em que toca a superfície e o instante em que para ou volta. Essa variação é praticamente a mesma nas duas situações, pois a bola parte com a mesma velocidade e volta com velocidade parecida. Passo 2: Use a relação entre força média, impulso e tempo de contato: F·Δt = Δp, ou seja, a força média é F = Δp/Δt. Como Δp é aproximadamente o mesmo, a força depende inversamente do intervalo de tempo de contato. Passo 3: Na almofada espessa, a bola penetra e é freada gradualmente, então o tempo de contato Δt aumenta. Com Δt maior, a mesma variação de momento é obtida com uma força média menor. Esse é o fator mais decisivo da situação descrita, e a alternativa B descreve exatamente isso. Passo 4: Por que as outras estão erradas. A: a pressão é força por área e a almofada não reduz a pressão de forma relevante para a bola; o que importa é o tempo de contato. C: a velocidade de retorno não faz a colisão terminar mais rápido; ao contrário, a frenagem mais lenta é que reduz a força. D: a massa da bola não muda na troca de situação, e a quantidade de movimento transferida depende da variação de velocidade, não apenas da massa. E: a almofada espessa é menos elástica que a parede, pois absorve energia em vez de devolvê-la, e espalhar o choque pela superfície não é o mecanismo que reduz a força sobre a bola. Conclusão: a alternativa correta é a B, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Pense no mesmo efeito distribuído em mais tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno associa a redução da força à ideia de pressão menor, confundindo pressão (força por área) com a força de impacto sobre a bola. Não percebe que o que reduz a força média é o aumento do tempo de contato.
Resposta correta. Pela relação entre força média, variação de momento e tempo de contato, aumentar o intervalo de interação reduz a força exercida sobre a bola para a mesma mudança de quantidade de movimento.
O aluno inverte a relação causal, supondo que uma volta mais rápida encerra o choque mais depressa e por isso diminui a força. Na verdade, a força aumenta quando o contato é mais curto, e a frenagem mais lenta é que reduz a força.
Por que engana: Achar que amortecer significa eliminar a força, em vez de apenas prolongar o contato.
O aluno pensa que a força sobre a bola depende diretamente de sua massa e que diminuir a massa reduziria o impacto. Como a bola é a mesma nas duas situações, a massa não muda, e a variação de momento depende da variação de velocidade e do tempo de contato.
O aluno se apoia na intuição de que materiais macios 'espalham' o choque e devolvem energia, o que vai contra o conceito de que uma almofada espessa absorve energia e prolonga a frenagem. Não associa a redução da força ao aumento do intervalo de tempo.
Raio-X da questão
Impulso e tempo de contato.
Relacionar impulso e
Quantidade de movimento. · Terceira lei de Newton.
Força média em colisões.
Achar que amortecer significa eliminar a força, em vez de apenas prolongar o contato.
Segurança e prevenção de impactos.
Persistência.
Colisões em situaçõe
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🔎 Resolver outra questão
Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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