Desvendando Polias, Roldanas e Engrenagens: Prova de Física 1º Ano
Tema: Polias, roldanas e engrenagens
Etapa/Série: 1º ano – Ensino Médio
Disciplina: Física
Questões: 1
Prova de Física – 1º Ano do Ensino Médio
Tema: Polias, Roldanas e Engrenagens
Instruções: Responda as questões a seguir, utilizando os conceitos aprendidos sobre polias, roldanas e engrenagens. Você deve ler atentamente cada questão e responder de forma clara e concisa.
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Questão 1: Múltipla Escolha
Um sistema de polias é utilizado para levantar um peso de 200 N. Através desse sistema, consegue-se reduzir a força necessária para levantar o peso em 50%. Qual é a força que o trabalhador precisa exercer para levantar o peso?
A) 50 N
B) 75 N
C) 100 N
D) 200 N
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Questão 2: Verdadeiro ou Falso
Analise as afirmativas a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso:
1. ( ) As roldanas fixas servem para mudar a direção da força aplicada.
2. ( ) Engrenagens interagem por meio do contato direto dos dentes.
3. ( ) Todos os sistemas de polias aumentam a força aplicada.
4. ( ) A relação entre a velocidade angular de duas engrenagens é inversamente proporcional ao número de dentes de cada engrenagem.
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Questão 3: Completar as Frases
Complete as frases a seguir com as palavras que se encaixam corretamente: (Semeie as palavras abaixo para as lacunas)
– força, ângulo, eixo, rpm, eficiência
a) A __________ de um sistema de roldanas é determinada pela relação entre a força que se aplica e a força que se obtém.
b) Uma engrenagem de 20 dentes e outra de 40 dentes formam uma relação de transmissão que pode ser calculada em __________.
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Questão 4: Dissertativa
Descreva como funciona um sistema de polia e sua importância em máquinas simples. Como a economia de força pode afetar o resultado final em tarefas cotidianas, como elevar cargas pesadas? Use exemplos práticos em sua resposta.
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Questão 5: Cálculo de Velocidades
Uma polia de diâmetro 0,5 m está conectada a uma engrenagem de 30 dentes. Se a engrenagem gira a 300 rpm, determine a velocidade linear da borda da polia e a velocidade angular da polia. (Dado que a circunferência: C = π * d)
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Gabarito Detalhado
Questão 1:
Resposta correta: C) 100 N
Justificativa: Se a força necessária é reduzida em 50%, a nova força é 200 N * 0,5 = 100 N.
Questão 2:
1. V (Verdadeiro) – Roldanas fixas mudam a direção da força.
2. V (Verdadeiro) – Engrenagens têm dentes que se encaixam.
3. F (Falso) – Algumas polias podem aumentar, enquanto outras reduzem a força.
4. V (Verdadeiro) – O número de dentes afeta a velocidade angular.
Questão 3:
a) A eficiência de um sistema de roldanas é determinada pela relação entre a força que se aplica e a força que se obtém.
b) Uma engrenagem de 20 dentes e outra de 40 dentes formam uma relação de transmissão que pode ser calculada em rpm.
Questão 4:
Resposta esperada deve incluir uma descrição de como as polias permitem a elevação de cargas pesadas utilizando menos força e a importância de sua aplicação em diferentes contextos. Exemplo: uso de polias em guindastes e elevadores.
Questão 5:
Para a velocidade linear, C = π * d = π * 0,5m. Portanto, C ≈ 1,57 m.
A velocidade linear da borda da polia (V) pode ser calculada por:
V = C * (n/60), onde n = 300 rpm.
V = 1,57 m * (300/60) = 7,85 m/s.
A velocidade angular da polia (ω) pode ser calculada por:
ω = 2 * π * (n/60).
ω ≈ 31,4 rad/s.
As soluções envolvem a compreensão básica dos conceitos de polias e engrenagens, com ênfase na aplicabilidade.
