Santa Marcelina 2019 — questão 54 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a força média que freia a peça em 60 m.

Passo 1 — a peça sai com a velocidade do carro. Ao se soltar, ela está a 30 m/s e para depois de 60 m.

Passo 2 — teorema da energia cinética. O trabalho da força de frenagem é igual à variação da energia cinética:

$$F\,d = \frac{m\,v^2}{2}$$

$$F \times 60 = \frac{2 \times 30^2}{2} = 900$$

$$F = 15\ \text{N}$$

Conferindo pela cinemática: $a = v^2/(2d) = 900/120 = 7{,}5$ m/s², e F = m·a = 2 × 7,5 = 15 N.

⚠️ A armadilha: usar $v^2/d$ sem o fator 2 (a = 15 m/s², F = 30 N, alternativa A).

A ideia em uma frase: a força que para um corpo, vezes a distância de frenagem, é igual à energia cinética que ele tinha.

Resposta: alternativa D (15 N).