Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ 10 a 12 mi

Durante o controle de qualidade de uma gaveta deslizante, um técnico prende uma mola horizontal a um pequeno…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Durante o controle de qualidade de uma gaveta deslizante, um técnico prende uma mola horizontal a um pequeno bloco de massa 4 kg colocado sobre uma superfície horizontal. A mola tem constante elástica de 200 N/m. O bloco permanece em repouso enquanto a mola é esticada lentamente, mas começa a deslizar quando a força elástica atinge o maior valor possível do atrito estático. Para os cálculos, considere g = 10 m/s^2 e coeficiente de atrito estático igual a 0,50. Despreze a massa da mola e a resistência do ar. Determine o valor da força peso do bloco, da força normal exercida pela superfície e do maior valor do atrito estático antes do deslizamento. Em seguida, calcule quanto a mola foi esticada no instante em que o bloco começou a se mover e explique como as forças horizontais e verticais se equilibravam imediatamente antes desse instante.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

A força peso é P = m.g = 4 . 10 = 40 N, dirigida verticalmente para baixo. Como não há aceleração vertical, a força normal tem módulo N = 40 N e aponta para cima. O maior atrito estático vale f_estático,máximo = coeficiente . N = 0,50 . 40 = 20 N, contrário à tendência de movimento. No instante limite, a força elástica iguala esse atrito: k.x = 20, portanto 200.x = 20 e x = 0,10 m, ou 10 cm. Assim, imediatamente antes do deslizamento, as forças horizontais se equilibram porque a força elástica e o atrito estático têm módulos iguais e sentidos opostos; verticalmente, o peso e a normal também se equilibram.

Explicação

O equilíbrio vertical determina a normal com o mesmo módulo do peso. O atrito estático máximo é obtido pelo produto entre o coeficiente e a normal. No limite do repouso, a força elástica da mola alcança esse valor, e a lei de Hooke fornece o alongamento de 0,10 m.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom aplicar

Leitura intermediá

Discriminação Médio

Peso pedagógico médio

Autonomia do enunciado alta, informações co

Cobertura da habilidade EM13CNT101

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ contextualizado com 🧩 verifica compreensão

🎯 Conceito central

forças em equilíbrio e forças elásticas

📌 Objetivo

calcular forças em e

🧱 Pré-requisitos

conceito de força peso e normal · lei de Hooke

📚 Reveja

atrito estático e força elástica

⚠️ Erro mais comum

confundir força normal com peso ou esquecer limite do atrito estático

🏫 Contexto

laboratório/física f

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