Um estudante de Física realiza um experimento mental onde existe um bloco de massa M que se encontra em…
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 estudante de Física realiza um experimento mental onde existe um bloco de massa M que se encontra em repouso sobre uma superfície horizontal infinita e sem atrito ao qual se aplica uma força F constante até que ele atinja uma velocidade V. Atente para as seguintes afirmações sobre esse experimento: I. O sistema é conservativo e o trabalho realizado pela força F é proporcional ao quadrado da velocidade V. II. Após a atuação da força F, o bloco irá parar ao percorrer uma distância D. III. A quantidade de movimento é conservada em todas as etapas do experimento. Está correto o que se afirma somente em (UECE 2023)
- A) I.
- B) II e III.
- C) I e III.
- D) II.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Como o bloco parte do repouso e a superfície é horizontal e sem atrito, a única força que realiza trabalho sobre ele é a força F, que é constante. O teorema da energia cinética diz que o trabalho total é igual à variação da energia cinética: W = (1/2) M V^2 - 0 = (1/2) M V^2. Logo, o trabalho é proporcional ao quadrado da velocidade V. Passo 2: Analisando a afirmação I, a parte sobre o trabalho está correta. A parte 'o sistema é conservativo' é discutível, porque a força F é externa e fornece energia ao bloco; não há dissipação por atrito, mas o sistema não é isolado. Considerando que o enunciado trata a ausência de atrito como garantia de ausência de perdas, a afirmação I é aceita como correta, e esta é a principal dúvida da questão. Passo 3: Analisando a afirmação II, após cessar a força F, não há atrito nem outra força horizontal atuando sobre o bloco. Pela primeira lei de Newton, ele mantém velocidade V constante indefinidamente, de modo que não para em nenhuma distância D. A afirmação II está errada. Passo 4: Analisando a afirmação III, durante a atuação de F existe uma força externa resultante não nula, então a quantidade de movimento varia (o impulso de F é igual à variação de Q). Somente após F cessar ela se conserva. Portanto, 'em todas as etapas' é falso e a afirmação III está errada. Passo 5: Conclusão: apenas a afirmação I está correta, o que corresponde à alternativa A, coincidindo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Analise as leis da conservação e o efeito da força constante no movimento do bloco.
Alternativa por alternativa
CORRETA. O sistema é conservativo no sentido de que não há forças dissipativas (como atrito), e o trabalho realizado pela força constante é igual à variação da energia cinética, que é proporcional ao quadrado da velocidade.
O aluno acredita que o bloco para após percorrer uma distância D, por intuição de que todo movimento cessa com o tempo, e que a quantidade de movimento se conserva em todas as etapas, ignorando que a força F age sobre o bloco.
O aluno aceita que a quantidade de movimento se conserva em todas as etapas, sem perceber que a força externa F altera o momento linear do bloco enquanto atua.
O aluno supõe que o bloco para após percorrer a distância D, acreditando que, sem a força, o movimento cessa, como se houvesse atrito, e ignora que a superfície é sem atrito.
Raio-X da questão
conservação energia e quantidade movimento
avaliacao
leis de Newton e movimento retilíneo · trabalho e energia cinética
estude trabalho, energia cinética e conservação da quantidade de movimento
confundir sistema conservativo com sistema sem atrito e interpretar incorretamente a conservação da quantidade de movimento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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