Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Média⏱ 8 a 10 min

Em uma oficina comunitária, uma caixa de ferramentas de massa 8 kg é colocada sobre um piso horizontal. Para…

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

Em uma oficina comunitária, uma caixa de ferramentas de massa 8 kg é colocada sobre um piso horizontal. Para estudar a força necessária para iniciar seu deslocamento, uma mola horizontal de constante elástica 250 N/m é presa à caixa e esticada 4 cm. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso é 0,20. Considere g = 10 m/s^2 e despreze a massa da mola. Determine o peso da caixa, a intensidade da força elástica exercida pela mola e o valor máximo do atrito estático. Em seguida, justifique se a caixa começa a se mover e indique a intensidade e o sentido do atrito que atua enquanto ela permanece em repouso.

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

Resposta esperada

O peso da caixa é P = m.g = 8.10 = 80 N, dirigido verticalmente para baixo. Como o piso é horizontal e não há aceleração vertical, a força normal tem intensidade 80 N. A deformação da mola é 4 cm = 0,04 m, portanto a força elástica vale F_e = k.x = 250.0,04 = 10 N, dirigida horizontalmente no sentido de puxar a caixa. O atrito estático máximo é f_estático,máximo = 0,20.80 = 16 N. Como a força elástica de 10 N é menor que o atrito estático máximo de 16 N, a caixa não começa a se mover. Enquanto permanece em repouso, o atrito estático se ajusta para equilibrar a força elástica: sua intensidade é 10 N e seu sentido é oposto ao da força elástica.

Explicação

A força elástica é calculada pela lei de Hooke, enquanto o limite do atrito estático é obtido pelo produto do coeficiente de atrito pela força normal. Como 10 N é menor que 16 N, o atrito consegue equilibrar a mola e impede o movimento. O peso é 80 N e determina, nesse caso, a força normal de mesma intensidade.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom analisar

Leitura nível médi

Discriminação Alto

Peso pedagógico fundamenta

Autonomia do enunciado total

Cobertura da habilidade transforma

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ texto técnico com co🧩 avaliar compreensão

🎯 Conceito central

força elástica e atrito estático

📌 Objetivo

calcular forças e an

🧱 Pré-requisitos

massa e peso · noções básicas de leis de Newton

📚 Reveja

força resultante e movimento

⚠️ Erro mais comum

confundir força de atrito máximo com força real

🤝 Socioemocional

persistência para resolver problemas complexos

🏫 Contexto

situação cotidiana e

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