Um trabalhador utiliza um guincho manual para levantar lentamente um bloco de concreto de 50 kg, do chão até…
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
Um trabalhador utiliza um guincho manual para levantar lentamente um bloco de concreto de 50 kg, do chão até uma plataforma a 1,2 metros de altura, em uma construção. A força aplicada pelo guincho é constante e atua no sentido vertical, igualando o peso do bloco durante toda a subida. Sabendo que a aceleração da gravidade local é 10 m/s^2, considere que todas as forças de resistência, como atrito do cabo ou do ar, são desprezíveis. Considerando a situação descrita, qual é o trabalho realizado pela força exercida pelo guincho sobre o bloco ao elevá-lo até a plataforma, e qual fenômeno físico ele representa?
- A) O trabalho é de 500 joules, pois equivale apenas ao valor do peso do bloco.
- B) O trabalho é zero, já que a força aplicada apenas equilibra o peso, não resultando em aceleração.
- C) O trabalho do guincho é dissipado como calor devido ao atrito presente no sistema.
- D) O trabalho realizado é de 60 joules, utilizando diretamente a massa do bloco pelo deslocamento.
- E) O trabalho realizado pelo guincho é de 600 joules, o que corresponde à variação da energia potencial do bloco durante a subida.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule o peso do bloco: P = m x g = 50 x 10 = 500 N. Passo 2: Como o guincho sobe o bloco lentamente com força constante, a força aplicada tem módulo F = 500 N, mesma direção e sentido do deslocamento, que é d = 1,2 m. Passo 3: Pela definição de trabalho, W = F x d x cos(0) = 500 x 1,2 = 600 J. Passo 4: A variação de energia potencial gravitacional é ΔEp = m x g x h = 50 x 10 x 1,2 = 600 J, igual ao trabalho realizado. Isso ocorre porque a velocidade é praticamente constante, então a energia cinética não varia, e não há dissipação, pois as resistências são desprezadas. Logo, o fenômeno representado é a transferência de energia do guincho para o bloco, que fica armazenada como energia potencial gravitacional. Passo 5: A alternativa A está errada porque confunde trabalho com força, já que 500 N é a força e o trabalho exige multiplicar pelo deslocamento. A alternativa B está errada porque a ausência de aceleração não implica trabalho nulo; o trabalho é nulo apenas quando a força é perpendicular ao deslocamento. A alternativa C está errada porque o enunciado afirma que as forças de atrito são desprezíveis, portanto não há dissipação por calor. A alternativa D está errada porque o trabalho depende do peso (m x g), e omitir a gravidade leva a 50 x 1,2 = 60, o que é incorreto. Passo 6: O gabarito oficial E está correto, pois o trabalho de 600 J corresponde à variação da energia potencial do bloco.
💡 Dica: Calcule o trabalho como força vezes deslocamento e compare-o com mgh.
Alternativa por alternativa
O aluno toma o valor da força peso como se fosse o trabalho, esquecendo de multiplicar pelo deslocamento de 1,2 m.
O aluno acredita que, sem aceleração, não há trabalho, confundindo equilíbrio de forças com ausência de trabalho mecânico.
Por que engana: Confundir trabalho com força ou considerar que força equilibrada implica trabalho nulo.
O aluno associa qualquer movimento de subida a perdas por atrito e calor, ignorando que o enunciado declara as resistências como desprezíveis.
O aluno multiplica a massa pelo deslocamento e esquece o fator da gravidade, obtendo 50 x 1,2 = 60 J.
O trabalho de uma força constante na direção do deslocamento é calculado por: trabalho = força x deslocamento = peso x altura. Como peso = 50 kg x 10 m/s^2 = 500 N e altura = 1,2 m, temos trabalho = 500 N x 1,2 m = 600 J, que é igual ao aumento da energia potencial gravitacional do bloco.
Raio-X da questão
Trabalho e energia potencial gravitacional.
Calcular o trabalho
Cálculo do peso a partir de massa e gravidade. · Produto escalar entre força e deslocamento em movimento vertical.
Teorema trabalho-energia e conservação da energia mecânica.
Confundir trabalho com força ou considerar que força equilibrada implica trabalho nulo.
Segurança e trabalho na construção civil.
Elevação de um bloco
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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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