Uma equipe pretende usar uma balança de mola para medir a massa de um equipamento durante uma missão lunar. 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
Uma equipe pretende usar uma balança de mola para medir a massa de um equipamento durante uma missão lunar. A balança possui constante elástica k = 120 N/m. Um equipamento de massa 0,75 kg é pendurado verticalmente e permanece em equilíbrio. Considere g = 10 m/s^2 na Terra e g = 1,6 m/s^2 na Lua. Despreze a massa da mola e qualquer resistência ao movimento. Com base na situação descrita, analise a afirmação de que o equipamento teria massa menor na Lua. Determine, mostrando as etapas dos cálculos: a) o peso e a deformação da mola na Terra; b) o peso e a deformação da mola na Lua; c) explique por que a massa permanece a mesma, embora a leitura da balança seja diferente nos dois locais.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
A afirmação é incorreta: a massa do equipamento permanece igual a 0,75 kg, pois é uma propriedade do corpo. Na Terra, seu peso é P = m.g = 0,75 x 10 = 7,5 N, dirigido verticalmente para baixo. Como o equipamento está em equilíbrio, a força elástica da mola tem intensidade 7,5 N e sentido vertical para cima. Pela lei de Hooke, F_el = k.x, então x = F_el/k = 7,5/120 = 0,0625 m, ou 6,25 cm. Na Lua, o peso é P = 0,75 x 1,6 = 1,2 N, também dirigido para baixo. Em equilíbrio, a força elástica vale 1,2 N, para cima, e a deformação da mola é x = 1,2/120 = 0,010 m, ou 1,0 cm. Portanto, a massa não se altera, mas o peso diminui na Lua porque o campo gravitacional lunar é menos intenso; por isso, a mola se alonga menos e a balança indica uma força menor.
Explicação
Em equilíbrio, a força elástica tem a mesma intensidade do peso e sentido oposto. Como o peso depende de P = m.g, a mesma massa produz pesos diferentes em campos gravitacionais distintos. A deformação varia proporcionalmente à força elástica, de acordo com F_el = k.x.
Raio-X da questão
diferença entre massa e peso e elasticidade da mola
distinguir massa e p
força peso e suas unidades · Lei de Hooke e constante elástica
definição de peso como força peso dependente da gravidade
confundir massa com peso e achar que massa muda
ciências espaciais e exploração lunar
persistência para resolução com várias etapas
situação da física n
Questões parecidas com resolução
- Em uma atividade de treinamento, uma pessoa de massa 50 kg permanece parada no centro de uma plataforma elástica. Para…
- Considere o sistema Terra-Lua: M_terra = 5,97×10^24 kg, M_lua = 7,35×10^22 kg, distância entre centros r = 3,84×10^8 m…
- Em uma floricultura, um suporte para vasos é pendurado por dois cordões elásticos idênticos, dispostos lado a lado e na…
- Explique por que um veículo de massa m tem peso diferente na Terra e na Lua. Em seguida, calcule o peso de m = 1000 kg…
- Uma maneira de medir a massa em ambientes de microgravidade, isto é, na ausência de efeitos gravitacionais, é fazer uso…
- Durante a manutenção de uma plataforma elevatória para pessoas, um técnico observa o movimento vertical da cabine. A…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog