PUC-Campinas 2022 — questão 34 de Física
Enunciado em texto
Atenção: Para responder às questões de números 32 a 34, considere o texto abaixo.
Homem é capaz de correr a mais de 60 km/h, diz estudo
O ser humano é capaz de correr a uma velocidade de até 64,4 km/h – superando o atleta jamaicano Usain Bolt, recordista mundial dos 100 m rasos, segundo estudo realizado nos Estados Unidos.
O número foi estabelecido depois que cientistas calcularam a mais alta velocidade pela qual os músculos do corpo humano podem se mover biologicamente.
Segundo Matthew Bundle, especialista em biomecânica da Universidade de Wyoming e um dos autores do estudo, a pesquisa mostra que o limite de velocidade na corrida humana é estabelecido pelo limite de velocidade das próprias fibras musculares.
Para estabelecer o novo recorde mundial da prova dos 100 m rasos e se tornar o corredor mais veloz do mundo, o jamaicano Usain Bolt chegou a uma velocidade média de 45 km/h.
O animal mais rápido da natureza é o guepardo, que chega a correr a 112 km/h.
(Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese)
Suponha que, na corrida de 100 m rasos, o atleta Usain Bolt, partindo do repouso, demorou 4,0 segundos para atingir a velocidade de 43,2 km/h. Considerando que a massa do atleta seja 86 kg, a intensidade média da componente horizontal da força resultante, em newtons, que atuou sobre o atleta nesse intervalo de tempo foi de:
(A) 258
(B) 430
(C) 928
(D) 2.150
(E) 4.128
(Enunciado: Vestibular PUC-Campinas 2022, Prova Geral de Medicina — PUC-Campinas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas).
Resolução comentada
O que a questão pede: a força resultante horizontal média que acelera Bolt do repouso até 43,2 km/h em 4,0 s.
Passo 1 — converter a velocidade final:
Passo 2 — a aceleração média. Ele parte do repouso, então a variação de velocidade é 12 m/s em 4,0 s:
Passo 3 — a segunda lei de Newton. A componente horizontal da resultante é o que produz essa aceleração horizontal:
Conferindo pelo impulso: a força média vezes o tempo é a variação da quantidade de movimento: , logo N.
⚠️ A armadilha: usar 43,2 sem converter para m/s: a = 43,2/4,0 = 10,8 e F = 86 × 10,8 ≈ 929 N, que leva à alternativa C (928).
A ideia em uma frase: força resultante média = massa × variação de velocidade ÷ tempo, com a velocidade em m/s.
Resposta: alternativa A (258 N).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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