Em um laboratório de segurança veicular, um carrinho de teste de massa 0,8 kg desloca-se a 5,0 m/s e colide…
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 laboratório de segurança veicular, um carrinho de teste de massa 0,8 kg desloca-se a 5,0 m/s e colide frontalmente com um anteparo, ficando em repouso. Em um ensaio, o contato dura 0,02 s; em outro, uma camada deformável aumenta esse intervalo para 0,04 s. Nos dois ensaios, a variação da quantidade de movimento do carrinho tem o mesmo módulo. Considerando que a força média durante cada colisão corresponde ao módulo do impulso dividido pelo tempo de contato, qual efeito a camada deformável produz em relação ao primeiro ensaio?
- A) A força média sobre o carrinho passa de 40 N para 20 N, pois o intervalo de contato dobra.
- B) A força média cai de 20 N para 10 N, pois o mesmo impulso atua durante o dobro do tempo.
- C) A força média cai de 2 N para 1 N, pois a mesma variação da quantidade de movimento ocorre em um intervalo maior.
- D) A força média sobre o carrinho cai de 200 N para 100 N, pois a mesma variação da quantidade de movimento ocorre em um intervalo duas vezes maior.
- E) A força média sobre o carrinho diminui de 1000 N para 500 N, pois o contato dura o dobro.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- O carrinho passa de 5,0 m/s para repouso. O módulo da variação da quantidade de movimento é 0,8 × 5,0 = 4 kg·m/s, igual ao módulo do impulso nos dois ensaios.
- No primeiro ensaio, a força média é 4 ÷ 0,02 = 200 N. No segundo, é 4 ÷ 0,04 = 100 N. Portanto, a camada deformável reduz a força média à metade, como afirma D.
- A está errada porque usa valores quatro vezes menores que os calculados; B e C também subestimam a força, por valores distintos. E está errada porque os valores apresentados são muito maiores que os obtidos. O gabarito oficial D está correto.
💡 Dica: Calcule a variação da quantidade de movimento e divida pelo tempo de contato em cada ensaio.
Alternativa por alternativa
O aluno reconhece que dobrar o tempo reduz a força à metade, mas calcula ou utiliza um impulso de 0,8 N·s, em vez de 4 kg·m/s.
O aluno aplica corretamente a relação inversa entre força e tempo, mas parte de uma força inicial de 20 N, embora o cálculo com a variação de quantidade de movimento resulte em 200 N.
O aluno percebe que o mesmo impulso em um intervalo maior reduz a força pela metade, mas calcula valores de 2 N e 1 N, incompatíveis com os dados de massa e velocidade.
O módulo da variação da quantidade de movimento é 0,8 × 5,0 = 4,0 kg·m/s. Assim, a força média é 4,0/0,02 = 200 N no primeiro ensaio e 4,0/0,04 = 100 N no segundo.
O aluno conclui corretamente que a força cai à metade, mas atribui valores de 1000 N e 500 N, sem correspondência com o impulso de 4 kg·m/s e os tempos informados.
Por que engana: Dobrar o tempo de contato sem reduzir pela metade a força média, ou errar a escala do cálculo.
Raio-X da questão
Impulso e força média
fixacao
Quantidade de movimento · Divisão e proporcionalidade inversa
Relação entre impulso, variação da quantidade de movimento e tempo
Dobrar o tempo de contato sem reduzir pela metade a força média, ou errar a escala do cálculo.
Segurança no trânsito
cientifico
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