Um objeto de massa m constante está inicialmente parado sobre uma pista retilínea horizontal. Sobre ele passa…
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
Um objeto de massa m constante está inicialmente parado sobre uma pista retilínea horizontal. Sobre ele passa a agir, num dado instante, uma força resultante constante de módulo F, também horizontal, paralela à pista, que produz no objeto um deslocamento d ao longo da pista. A atuação da força cessa após produzir o deslocamento d. Sabe-se que m = 500 g, F = 160 N e d = 10 cm. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo v da velocidade do objeto após ele sofrer o deslocamento d. (UFPR 2023)
- A) v = 2 m/s.
- B) v = 6 m/s.
- C) v = 8 m/s.
- D) v = 10 m/s.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converta os dados para o SI. m = 500 g = 0,5 kg; d = 10 cm = 0,1 m; F = 160 N.
- Como a força resultante é constante e atua ao longo do deslocamento d, o trabalho dela é W = F·d = 160 · 0,1 = 16 J.
- Como o objeto parte do repouso e a força cessa após o deslocamento, toda a energia transferida vira energia cinética: W = Ec_final - 0, ou seja, W = m·v²/2.
- Isole v: v² = 2·W/m = 2 · 16 / 0,5 = 64, logo v = raiz de 64 = 8 m/s.
- Conferência pelo teorema de Torricelli: a = F/m = 160/0,5 = 320 m/s²; v² = 2·a·d = 2 · 320 · 0,1 = 64, o que confirma v = 8 m/s.
- Análise das alternativas erradas: A (2 m/s) é incompatível com a energia fornecida pela força, pois daria energia cinética de apenas 1 J; B (6 m/s) não corresponde a nenhum resultado coerente com W = 16 J e m = 0,5 kg; D (10 m/s) exigiria energia cinética de 25 J, maior que o trabalho realizado pela força.
- Portanto, a alternativa correta é a C, coincidindo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Use a segunda lei de Newton e as equações do movimento para calcular a velocidade final.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente não relacionou corretamente o trabalho com a energia cinética final, subestimando a velocidade ao aplicar a relação de energia de forma incompleta ou com erro de cálculo.
O aluno provavelmente errou em alguma etapa do cálculo algébrico ou numérico ao isolar v da relação m·v²/2 = F·d, chegando a um valor intermediário sem consistência com os dados.
CORRETA. A alternativa apresenta o valor correto da velocidade final obtida a partir do trabalho realizado pela força constante e da energia cinética adquirida pelo objeto.
O aluno provavelmente cometeu erro de unidade ou de conversão (por exemplo, com a massa em gramas ou o deslocamento em centímetros) e obteve uma energia cinética muito maior que o trabalho realizado.
Raio-X da questão
Força, deslocamento, velocidade
avaliacao
Segunda lei de Newton · Equações do movimento retilíneo
Estude a segunda lei de Newton e cinemática do movimento retilíneo.
Confundir unidades de medida ou esquecer de converter massa e distância para o SI.
pensamento_critico
abstrato
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