PUC-PR 2023 — questão 25 de Física
Enunciado em texto
Um bloco de massa m = 4 kg encontra-se em repouso sobre um plano horizontal quando, no instante t = 0 s, ele passa a sofrer a atuação de uma força resultante () de direção paralela ao plano e cujo módulo varia, em função do tempo (t), conforme mostrado no gráfico a seguir.
[Gráfico: (N) × t (s); uma reta que sai da origem e chega a 12 N em t = 6 s (linhas tracejadas marcam 12 N e 6 s).]
A respeito do movimento do bloco no intervalo de tempo considerado no gráfico, são feitas as seguintes afirmações.
I. O bloco se desloca em movimento retilíneo uniformemente variado.
II. No instante t = 6 s, a velocidade do bloco possui módulo igual a 18 m/s.
III. No intervalo entre t = 0 s e t = 6 s, a força resultante realiza sobre o bloco um trabalho igual a 162 J.
É (são) CORRETA(S) apenas a(s) afirmativa(s)
(A) I
(B) I e II
(C) II
(D) II e III
(E) III
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2023 (Verão) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar o tipo de movimento, a velocidade final e o trabalho da força resultante.
Afirmação I — falsa. A força resultante cresce com o tempo (), então a aceleração também cresce. MUV exige aceleração constante.
Afirmação II — falsa. Com força variável, use o impulso, que é a área sob o gráfico F × t:
O impulso da resultante é a variação da quantidade de movimento, e o bloco partiu do repouso:
A velocidade é 9 m/s, não 18 m/s.
Afirmação III — verdadeira. O trabalho da força resultante é a variação da energia cinética:
Só a III é correta: alternativa (E).
⚠️ A armadilha: usar a força máxima como se fosse constante: com a = 12/4 = 3 m/s² durante 6 s, sai v = 18 m/s, e a II pareceria certa. Mas a força só chega a 12 N no final; a média dela é 6 N. Note que a mesma conta errada daria 648 J para o trabalho, e não 162 J.
A ideia em uma frase: com força variável no tempo, a área do gráfico F × t é o impulso (Δ de mv); daí sai a velocidade, e o trabalho é a variação da energia cinética.
Resposta: alternativa E (apenas a III).
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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