Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Média⏱ 5 a 7 minu

Em um centro de triagem de materiais recicláveis, estudantes testam um dispositivo para deslocar uma caixa…

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 um centro de triagem de materiais recicláveis, estudantes testam um dispositivo para deslocar uma caixa sobre um piso horizontal. A caixa, de massa 2,0 kg, está ligada horizontalmente a uma mola presa a uma parede. A mola tem constante elástica de 100 N/m e está distendida em 0,10 m. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso é 0,30, e o coeficiente de atrito cinético é 0,20. Considere g = 10 m/s^2 e despreze a resistência do ar. Analise as forças que atuam na caixa e determine se ela permanece em repouso ou começa a se mover. Em seguida, considerando que ela se move para o lado da mola, calcule o módulo da força de atrito cinético e da força resultante horizontal sobre a caixa, justificando cada etapa.

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

Resposta esperada

O peso da caixa é P = m.g = 2,0 x 10 = 20 N, dirigido para baixo. Como a caixa não apresenta aceleração vertical, a força normal do piso tem módulo N = 20 N, dirigida para cima. A força elástica da mola vale F_el = k.x = 100 x 0,10 = 10 N, dirigida para a parede. O atrito estático máximo é f_est,max = 0,30 x 20 = 6 N. Como a força elástica de 10 N é maior que o atrito estático máximo, a caixa começa a se mover. Durante o movimento, o atrito cinético vale f_cin = 0,20 x 20 = 4 N e atua em sentido contrário ao movimento. Portanto, a força resultante horizontal tem módulo F_resultante = 10 - 4 = 6 N, no mesmo sentido da força elástica.

Explicação

A força elástica supera o maior atrito estático possível, então a caixa não pode permanecer em repouso. Depois do início do movimento, usa-se o coeficiente de atrito cinético. Como a força elástica e o atrito têm sentidos opostos, a resultante horizontal é a diferença entre seus módulos.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom aplicar

Leitura intermediá

Discriminação Médio

Peso pedagógico médio

Autonomia do enunciado o enunciado é comple

Cobertura da habilidade análise e

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ texto explicativo co🧩 avaliação de compree

🎯 Conceito central

leis de forças, atrito estático e cinético, mola e movimento

📌 Objetivo

identificar e calcul

🧱 Pré-requisitos

forças e o equilíbrio estático · conceito de mola e constante elástica

📚 Reveja

diferença entre atrito estático e cinético

⚠️ Erro mais comum

confundir atrito estático com cinético e aplicar valores errados

🤝 Socioemocional

persistência na resolução de problemas

🏫 Contexto

uso em aula ou prova

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