Em um centro de distribuição, uma esteira horizontal transporta uma caixa de massa 20 kg. Ao ser ligada, 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 centro de distribuição, uma esteira horizontal transporta uma caixa de massa 20 kg. Ao ser ligada, a esteira acelera uniformemente a 1,5 m/s^2. A caixa acompanha esse movimento sem escorregar, pois a tração do motor é transmitida a ela pela força de atrito entre sua base e a esteira. Considere g = 10 m/s^2 e despreze outras forças horizontais sobre a caixa. Com base nessa situação, determine o módulo e o sentido da força de atrito que atua sobre a caixa.
- A) A força de atrito sobre a caixa tem módulo de 0 N e aponta no sentido da aceleração da esteira.
- B) A força de atrito sobre a caixa tem módulo de 13 N e aponta no sentido da aceleração da esteira.
- C) A força de atrito sobre a caixa tem módulo de 20 N e aponta no sentido da aceleração da esteira.
- D) A força de atrito sobre a caixa tem módulo de 30 N e aponta no sentido da aceleração da esteira.
- E) A força de atrito sobre a caixa tem módulo de 200 N e aponta no sentido da aceleração da esteira.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças horizontais sobre a caixa. O enunciado diz que outras forças horizontais são desprezadas, então a única força horizontal é o atrito entre a base da caixa e a esteira. Na vertical, o peso é equilibrado pela normal, e elas não alteram o movimento horizontal.
- Aplique a Segunda Lei de Newton na horizontal: Fat = m × a.
- Substitua os valores: Fat = 20 kg × 1,5 m/s^2 = 30 N.
- Determine o sentido. A caixa acelera no mesmo sentido da esteira, e a força resultante tem o sentido da aceleração. Como o atrito é a única força horizontal, ele aponta no sentido da aceleração da esteira.
- Conclusão: a força de atrito tem módulo de 30 N e aponta no sentido da aceleração. Isso corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A tem módulo nulo, o que só valeria se a caixa não acelerasse; B usa um valor que não corresponde a m × a; C ignora a aceleração e usa apenas a massa; E usa o peso (m × g = 200 N), que é vertical e não é a força horizontal relevante.
💡 Dica: Calcule a força necessária para acelerar a caixa e associe à força de atrito possível.
Alternativa por alternativa
Acredita que, como a caixa se move junto com a esteira, não há força de atrito. Ele confunde ausência de escorregamento com ausência de força, esquecendo que a força é necessária para produzir a aceleração.
Obtém 13 N por um cálculo sem base na Segunda Lei de Newton, provavelmente por operação trocada ou combinação indevida de valores (como somar ou subtrair grandezas que não se combinam). Não relaciona a força com m × a.
Usa apenas o valor numérico da massa (20 kg) como se fosse a força, ignorando a aceleração de 1,5 m/s^2. Ele confunde a força com a massa e não aplica a relação F = m × a.
Como a caixa acompanha a aceleração da esteira sem escorregar, a força de atrito é a força horizontal resultante sobre ela. Pela segunda lei de Newton, F = m.a = 20 . 1,5 = 30 N, no sentido da aceleração da esteira.
Calcula m × g = 200 N e toma esse valor como força de atrito. Ele confunde o peso da caixa com a força horizontal que a esteira transmite, e ignora que o peso é vertical e equilibrado pela normal.
Por que engana: Confundir direção e sentido da força de atrito ou dimensionar força sem usar a aceleração.
Raio-X da questão
Força de atrito estática e segunda lei de Newton.
Calcular a força de
Noções de aceleração e massa. · Compreensão das forças atuantes em corpos em movimento.
Diferença entre força de atrito estático e cinético.
Confundir direção e sentido da força de atrito ou dimensionar força sem usar a aceleração.
Situação cotidiana c
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