Questões sobre Máquinas Simples

Máquinas simples são dispositivos que alteram a intensidade, a direção ou o ponto de aplicação de uma força. No Ensino Médio, seu estudo ajuda a entender como alavancas, polias, planos inclinados, rodas e eixos tornam tarefas cotidianas mais eficientes, relacionando força, deslocamento e trabalho.

Em problemas mais difíceis, é importante distinguir vantagem mecânica, equilíbrio de torques, atrito e conservação de energia. As questões a seguir apresentam situações reais e exigem análise conceitual e numérica cuidadosa, sem depender de memorização mecânica de fórmulas.

Questões sobre Máquinas Simples <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Correto. Em plano inclinado ideal, F = P·h/L = 200·1/5 = 40 N." data-wrong-comment="Atenção ao ganho mecânico do plano inclinado; a força necessária é menor que o peso." data-wrong-comment-a="Correta: a força ideal é 40 N." data-wrong-comment-b="Confunde metade do peso com a razão geométrica." data-wrong-comment-c="Iguala força ao peso, como se não houvesse máquina." data-wrong-comment-d="Excede o peso, incoerente para um plano ideal." data-wrong-comment-e="Resultado incompatível com a redução de força do plano."> Questão 01 Um pedreiro precisa elevar um saco de cimento de 200 N por um plano inclinado de 5,0 m de comprimento e 1,0 m de altura, desprezando atrito. Qual força mínima paralela ao plano é necessária? A) 40 N B) 100 N C) 200 N D) 250 N E) 1000 N Ver resolução Gabarito: alternativa A). Correto. Em plano inclinado ideal, F = P·h/L = 200·1/5 = 40 N.

Comentários por alternativa:

A) Correto. Em plano inclinado ideal, F = P·h/L = 200·1/5 = 40 N. B) Confunde metade do peso com a razão geométrica. C) Iguala força ao peso, como se não houvesse máquina. D) Excede o peso, incoerente para um plano ideal. E) Resultado incompatível com a redução de força do plano. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="C" data-correct-comment="Correto. Pelo equilíbrio de torques: F·1,8 = 500·0,2, então F = 55,6 N." data-wrong-comment="É preciso igualar os torques, não apenas comparar forças ou distâncias isoladamente." data-wrong-comment-a="A força igual ao peso só equilibraria se os braços fossem iguais." data-wrong-comment-b="O braço menor exigiria força maior, não menor." data-wrong-comment-c="Correta: torque da força igual ao torque da resistência." data-wrong-comment-d="Força excessiva para o braço longo disponível." data-wrong-comment-e="A distância não é o único fator; falta o cálculo do torque."> Questão 02 Uma barra rígida de 2,0 m é usada como alavanca. O ponto de apoio fica a 0,20 m da resistência, que vale 500 N. Onde a força aplicada deve agir para equilibrar a barra, se ela for perpendicular à barra? A) A 0,20 m do apoio, com 500 N B) A 0,50 m do apoio, com 200 N C) A 1,80 m do apoio, com 55,6 N D) A 1,80 m do apoio, com 500 N E) A 2,00 m do apoio, com 50 N Ver resolução Gabarito: alternativa C). Correto. Pelo equilíbrio de torques: F·1,8 = 500·0,2, então F = 55,6 N.

Comentários por alternativa:

A) A força igual ao peso só equilibraria se os braços fossem iguais. B) O braço menor exigiria força maior, não menor. C) Correto. Pelo equilíbrio de torques: F·1,8 = 500·0,2, então F = 55,6 N. D) Força excessiva para o braço longo disponível. E) A distância não é o único fator; falta o cálculo do torque. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="B" data-correct-comment="Correto. Em sistema ideal com quatro segmentos sustentando a carga, a força é 800/4 = 200 N." data-wrong-comment="A quantidade de segmentos de corda que sustentam a carga determina a vantagem mecânica ideal." data-wrong-comment-a="Exigiria quatro vezes mais vantagem mecânica do que o sistema fornece." data-wrong-comment-b="Correta: a carga se distribui entre quatro segmentos." data-wrong-comment-c="Corresponde a apenas metade da vantagem mecânica real." data-wrong-comment-d="Seria como erguer sem vantagem de polias." data-wrong-comment-e="Dobrar a carga não faz sentido em sistema ideal."> Questão 03 Um sistema de duas polias móveis ideais sustenta um bloco de 800 N. Desprezando o peso das polias e o atrito, qual força aproximada deve ser aplicada na extremidade livre da corda? A) 100 N B) 200 N C) 400 N D) 800 N E) 1600 N Ver resolução Gabarito: alternativa B). Correto. Em sistema ideal com quatro segmentos sustentando a carga, a força é 800/4 = 200 N.

Comentários por alternativa:

A) Exigiria quatro vezes mais vantagem mecânica do que o sistema fornece. B) Correto. Em sistema ideal com quatro segmentos sustentando a carga, a força é 800/4 = 200 N. C) Corresponde a apenas metade da vantagem mecânica real. D) Seria como erguer sem vantagem de polias. E) Dobrar a carga não faz sentido em sistema ideal. Publicidade (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="C" data-correct-comment="Correto. Como a força é paralela ao deslocamento, W = F·d = 150·8 = 1200 J." data-wrong-comment="Trabalho depende de força e deslocamento na mesma direção; a altura sozinha não basta." data-wrong-comment-a="Resultado muito baixo para 150 N ao longo de 8 m." data-wrong-comment-b="Confunde deslocamento com metade do valor real." data-wrong-comment-c="Correta: produto direto de força por deslocamento." data-wrong-comment-d="Excede o produto F·d informado." data-wrong-comment-e="Seria se a força fosse 300 N, não 150 N."> Questão 04 Um operário puxa uma caixa por uma rampa com força constante de 150 N ao longo de 8,0 m, elevando-a 2,0 m. Despreze atrito. O trabalho realizado pela força aplicada é: A) 300 J B) 600 J C) 1200 J D) 1500 J E) 2400 J Ver resolução Gabarito: alternativa C). Correto. Como a força é paralela ao deslocamento, W = F·d = 150·8 = 1200 J.

Comentários por alternativa:

A) Resultado muito baixo para 150 N ao longo de 8 m. B) Confunde deslocamento com metade do valor real. C) Correto. Como a força é paralela ao deslocamento, W = F·d = 150·8 = 1200 J. D) Excede o produto F·d informado. E) Seria se a força fosse 300 N, não 150 N. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Correto. A razão 48/12 = 4 indica aumento de torque e redução de velocidade na roda/catraca em relação ao pedal." data-wrong-comment="A relação entre dentes determina troca entre velocidade angular e torque; não é igual em todos os elementos." data-wrong-comment-a="Correta: mais dentes na coroa dão ganho de torque e menor rotação na saída." data-wrong-comment-b="Inverte a relação de transmissão." data-wrong-comment-c="A transmissão por corrente altera as velocidades angulares." data-wrong-comment-d="Ignora a vantagem mecânica do sistema." data-wrong-comment-e="O torque também é alterado na transmissão."> Questão 05 Uma bicicleta tem coroa dianteira com 48 dentes e catraca traseira com 12 dentes. Desprezando perdas, qual afirmação é correta sobre a relação entre forças e movimentos? A) A roda traseira gira 4 vezes mais devagar que a coroa, e a força no pedal aumenta 4 vezes. B) A roda traseira gira 4 vezes mais rápido que a coroa, e a força no pedal diminui 4 vezes. C) A coroa e a catraca giram com a mesma velocidade angular. D) A força no pedal é igual à força no solo, independentemente dos dentes. E) O sistema reduz a velocidade da corrente sem alterar torque. Ver resolução Gabarito: alternativa A). Correto. A razão 48/12 = 4 indica aumento de torque e redução de velocidade na roda/catraca em relação ao pedal.

Comentários por alternativa:

A) Correto. A razão 48/12 = 4 indica aumento de torque e redução de velocidade na roda/catraca em relação ao pedal. B) Inverte a relação de transmissão. C) A transmissão por corrente altera as velocidades angulares. D) Ignora a vantagem mecânica do sistema. E) O torque também é alterado na transmissão. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="D" data-correct-comment="Correto. Em equilíbrio: 80·1,2 = R·0,30, logo R = 320 N." data-wrong-comment="Use a igualdade dos torques; o braço menor multiplica a força resistente." data-wrong-comment-a="Muito baixo para o braço de resistência curto." data-wrong-comment-b="Iguala forças, mas os braços são diferentes." data-wrong-comment-c="Subestima a vantagem mecânica de 4 vezes." data-wrong-comment-d="Correta: a alavanca multiplica a força em 4 vezes." data-wrong-comment-e="Exagero incompatível com a razão entre os braços."> Questão 06 Uma alavanca inter-resistente tem braço de potência de 1,2 m e braço de resistência de 0,30 m. Se a força aplicada é 80 N, qual é a força resistente máxima em equilíbrio, desprezando o peso da barra? A) 20 N B) 80 N C) 160 N D) 320 N E) 640 N Ver resolução Gabarito: alternativa D). Correto. Em equilíbrio: 80·1,2 = R·0,30, logo R = 320 N.

Comentários por alternativa:

A) Muito baixo para o braço de resistência curto. B) Iguala forças, mas os braços são diferentes. C) Subestima a vantagem mecânica de 4 vezes. D) Correto. Em equilíbrio: 80·1,2 = R·0,30, logo R = 320 N. E) Exagero incompatível com a razão entre os braços. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="C" data-correct-comment="Correto. Polia fixa ideal não altera a intensidade da força, apenas a direção: F = 2,0 kN." data-wrong-comment="Polia fixa ideal muda apenas a direção da força, não seu módulo." data-wrong-comment-a="Seria vantagem mecânica de 4, não de uma polia fixa." data-wrong-comment-b="Metade da carga, mas o sistema não oferece esse ganho." data-wrong-comment-c="Correta: a força aplicada iguala o peso." data-wrong-comment-d="Dobro da carga, sem justificativa física." data-wrong-comment-e="Valor incompatível com sistema ideal sem atrito."> Questão 07 Um guindaste ergue uma carga de 2,0 kN usando uma polia fixa ideal apenas para mudar a direção da força. Considerando o sistema ideal, qual é a intensidade da força aplicada pelo operador? A) 0,5 kN B) 1,0 kN C) 2,0 kN D) 4,0 kN E) 8,0 kN Ver resolução Gabarito: alternativa C). Correto. Polia fixa ideal não altera a intensidade da força, apenas a direção: F = 2,0 kN.

Comentários por alternativa:

A) Seria vantagem mecânica de 4, não de uma polia fixa. B) Metade da carga, mas o sistema não oferece esse ganho. C) Correto. Polia fixa ideal não altera a intensidade da força, apenas a direção: F = 2,0 kN. D) Dobro da carga, sem justificativa física. E) Valor incompatível com sistema ideal sem atrito. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="B" data-correct-comment="Correto. A vantagem mecânica ideal é L/h = 6/1,5 = 4?" data-wrong-comment="A vantagem mecânica ideal do plano é comprimento dividido pela altura." data-wrong-comment-a="Subestima a razão entre comprimento e altura." data-wrong-comment-b="Incorreta: 6/1,5 não é 3." data-wrong-comment-c="Correta: 6/1,5 = 4." data-wrong-comment-d="Iguala ao comprimento, sem considerar a altura." data-wrong-comment-e="Resultado exagerado e sem base geométrica."> Questão 08 Uma pessoa quer diminuir a força necessária para levantar uma pedra, usando um plano inclinado sem atrito. Se o plano tem comprimento 6,0 m e altura 1,5 m, qual é a vantagem mecânica ideal? A) 2 B) 3 C) 4 D) 6 E) 9 Ver resolução Gabarito: alternativa B). Correto. A vantagem mecânica ideal é L/h = 6/1,5 = 4?

Comentários por alternativa:

A) Subestima a razão entre comprimento e altura. B) Correto. A vantagem mecânica ideal é L/h = 6/1,5 = 4? C) Correta: 6/1,5 = 4. D) Iguala ao comprimento, sem considerar a altura. E) Resultado exagerado e sem base geométrica. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="D" data-correct-comment="Correto. Torque = F·d = 60·0,25 = 15 N·m." data-wrong-comment="Torque depende do braço de alavanca em metros e da força perpendicular." data-wrong-comment-a="Muito pequeno para 60 N em 25 cm." data-wrong-comment-b="Confunde 0,10 m com 0,25 m." data-wrong-comment-c="Erro de conversão ou cálculo parcial." data-wrong-comment-d="Correta: 60 vezes 0,25 dá 15." data-wrong-comment-e="Exagero por usar centímetros como metros."> Questão 09 Uma chave inglesa de 25 cm é usada perpendicularmente a uma porca. Se a força aplicada é 60 N, qual torque é produzido em relação ao eixo da porca? A) 1,5 N·m B) 6,0 N·m C) 12,5 N·m D) 15 N·m E) 150 N·m Ver resolução Gabarito: alternativa D). Correto. Torque = F·d = 60·0,25 = 15 N·m.

Comentários por alternativa:

A) Muito pequeno para 60 N em 25 cm. B) Confunde 0,10 m com 0,25 m. C) Erro de conversão ou cálculo parcial. D) Correto. Torque = F·d = 60·0,25 = 15 N·m. E) Exagero por usar centímetros como metros. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="C" data-correct-comment="Correto. Pela lei de Pascal: F2 = F1·A2/A1 = 300·150/2 = 22 500 N." data-wrong-comment="Em hidráulica ideal, a força se multiplica pela razão entre as áreas dos êmbolos." data-wrong-comment-a="Multiplicação insuficiente para a razão de áreas dada." data-wrong-comment-b="Usa uma razão menor que a real." data-wrong-comment-c="Correta: a razão 150/2 é 75." data-wrong-comment-d="Dobro do valor correto, sem base no enunciado." data-wrong-comment-e="Valor muito acima da multiplicação hidrostática ideal."> Questão 10 Um trabalhador usa um macaco hidráulico para elevar um carro. O êmbolo menor tem área de 2,0 cm 2 e recebe força de 300 N. O êmbolo maior tem área de 150 cm 2 . Desprezando perdas, qual força o macaco pode exercer no carro? A) 2 250 N B) 7 500 N C) 22 500 N D) 45 000 N E) 300 000 N Ver resolução Gabarito: alternativa C). Correto. Pela lei de Pascal: F 2 = F 1 ·A2/A1 = 300·150/2 = 22 500 N.

Comentários por alternativa:

A) Multiplicação insuficiente para a razão de áreas dada. B) Usa uma razão menor que a real. C) Correto. Pela lei de Pascal: F 2 = F 1 ·A2/A1 = 300·150/2 = 22 500 N. D) Dobro do valor correto, sem base no enunciado. E) Valor muito acima da multiplicação hidrostática ideal.