Física · 8.ª–12.ª classe

Como resolver problemas de Física passo a passo?

  • 8 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Resolva um problema de Física em seis passos: ler e anotar os dados com unidades, identificar a incógnita, escolher a lei ou fórmula, isolar a incógnita, substituir em unidades SI e calcular, e por fim verificar a unidade, o sinal e a ordem de grandeza. Escrever cada passo evita a maior parte dos erros.

O método em seis passos

  1. Leia duas vezes e faça um esquema. Desenhe a situação (um carro, um bloco, um circuito) e marque as grandezas.
  2. Liste os dados e a incógnita, com símbolo e unidade. Inclua os dados escondidos: «parte do repouso» significa v0 = 0; «para» significa v = 0; «velocidade constante» significa a = 0.
  3. Escolha a lei ou fórmula que liga os dados à incógnita. Se faltar um dado, procure outra fórmula que o calcule primeiro.
  4. Isole a incógnita na fórmula, em símbolos, antes de substituir números.
  5. Converta para o SI e calcule. Metros, quilogramas, segundos, ampere, volt. Escreva a unidade em cada resultado.
  6. Verifique: a unidade é a esperada? O sinal faz sentido? O valor é realista (um carro não anda a 2 000 m/s)? Se possível, resolva por outro caminho.

Dica

Escreva sempre a fórmula em símbolos, depois a substituição com números e unidades, e só depois o resultado. Mesmo que se engane na conta, o professor vê que o método estava certo.

Como escolher a fórmula

Se o enunciado fala de...Pense em...
distância, tempo, aceleraçãofórmulas da cinemática (v = v0 + a t; d = v0 t + ½ a t2)
força, massa, aceleraçãoF = m a (lei fundamental da dinâmica)
altura, velocidade, energiaenergia cinética ½ m v2 e potencial m g h
tensão, corrente, resistência, potênciaU = R I; P = U I
temperatura, calor, massaQ = m c ΔT

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Cinemática: carro que acelera

Enunciado: Um carro parte do repouso e acelera a 2 m/s2 durante 8 s. Calcule a velocidade final e a distância percorrida.

Resolução:

  1. Dados: v0 = 0 (parte do repouso); a = 2 m/s2; t = 8 s. Incógnitas: v e d.
  2. v = v0 + a · t = 0 + 2 × 8 = 16 m/s.
  3. d = v0 · t + ½ · a · t2 = 0 + ½ × 2 × 82 = 1 × 64 = 64 m.

Resposta: v = 16 m/s e d = 64 m. Verificação: velocidade média = (0 + 16) / 2 = 8 m/s e 8 × 8 = 64 m.

Exemplo 2 — Dinâmica: bloco com atrito

Enunciado: Um bloco de 5 kg é puxado numa mesa horizontal por uma força de 20 N. O atrito é de 5 N. Calcule a aceleração.

Resolução:

  1. Dados: m = 5 kg; F = 20 N; força de atrito = 5 N (contrária ao movimento).
  2. Força resultante: FR = 20 − 5 = 15 N.
  3. FR = m · a, logo a = 15 / 5 = 3.

Resposta: a = 3 m/s2. Verificação: m · a = 5 × 3 = 15 N, igual à força resultante; N / kg = m/s2.

Exemplo 3 — Eletricidade: lâmpada ligada à rede

Enunciado: Uma lâmpada de 60 W funciona à tensão de 220 V. Calcule a corrente que a percorre e a sua resistência.

Resolução:

  1. Dados: P = 60 W; U = 220 V.
  2. P = U · I, logo I = 60 / 220 ≈ 0,27 A.
  3. R = U / I = 220 / 0,2727 ≈ 807 Ω (ou R = U2 / P = 48 400 / 60 ≈ 807 Ω).

Resposta: I ≈ 0,27 A e R ≈ 807 Ω. Verificação: os dois caminhos para R dão o mesmo valor; e U · I = 220 × 0,2727 ≈ 60 W.

Exemplo 4 — Nível de exame: queda livre

Enunciado: Larga-se uma pedra de uma altura de 45 m (use g = 10 m/s2, sem resistência do ar). Calcule o tempo de queda e a velocidade ao chegar ao solo.

Resolução:

  1. Dados: v0 = 0 (larga-se); h = 45 m; g = 10 m/s2.
  2. h = ½ · g · t2, logo t2 = 2h / g = 2 × 45 / 10 = 9, e t = 3 s.
  3. v = g · t = 10 × 3 = 30 m/s.

Resposta: t = 3 s e v = 30 m/s. Verificação: pela energia, v = √(2 g h) = √(2 × 10 × 45) = √900 = 30 m/s.

Erros frequentes

  • Substituir números antes de isolar a incógnita. Isole primeiro em símbolos; evita contas repetidas e erros.
  • Não converter unidades. Km/h com metros, g com kg ou minutos com segundos dão resultados absurdos.
  • Usar a fórmula errada para o tipo de movimento. d = v · t só vale para velocidade constante.
  • Ignorar os dados escondidos («parte do repouso», «para», «largado»).
  • Não verificar o resultado. Uma pedra de 45 m que cai em 0,3 s ou uma lâmpada com 200 A deviam fazer soar o alarme.
  • Esquecer a unidade ou o sentido (sinal) da resposta.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Um carro a 72 km/h trava e para em 5 s, com aceleração constante. Calcule a aceleração e a distância de travagem.

Ver dica

Comece por converter 72 km/h para m/s.

Ver solução

72 km/h = 20 m/s. a = (0 − 20) / 5 = −4 m/s2 (o sinal negativo indica travagem). d = (20 + 0) / 2 × 5 = 10 × 5 = 50 m.

2Exercício 2

Duas resistências de 4 Ω e 6 Ω estão ligadas em série a uma fonte de 20 V. Calcule a corrente e a tensão em cada resistência.

Ver solução

R = 4 + 6 = 10 Ω. I = 20 / 10 = 2 A. U1 = 4 × 2 = 8 V; U2 = 6 × 2 = 12 V. Verificação: 8 + 12 = 20 V.

3Exercício 3

Uma bola de 2 kg é lançada verticalmente para cima com 10 m/s. Use g = 10 m/s2 e calcule a altura máxima (sem resistência do ar).

Ver solução

No ponto mais alto v = 0. Da conservação da energia, ½ m (v0)² = m g h, logo h = (v0)² / (2 g) = 100 / 20 = 5 m. (A massa não interfere.)

4Exercício 4

Quanta energia é preciso fornecer a 2 kg de água para aquecer de 20 °C a 30 °C? (c = 4 200 J/(kg·°C).)

Ver solução

Q = m · c · ΔT = 2 × 4 200 × (30 − 20) = 2 × 4 200 × 10 = 84 000 J (84 kJ).

5Exercício 5

Um aluno resolveu: «Uma força de 30 N atua num corpo de 6 kg; a = m / F = 0,2». Diga onde está o erro e corrija.

Ver solução

A lei é F = m · a, logo a = F / m = 30 / 6 = 5 m/s2. O resultado «0,2» tem unidade kg/N, que não é de aceleração; uma verificação de unidades teria detetado o erro.

Perguntas frequentes

Há exceções a este método?

O método aplica-se a todos os problemas, mas a forma varia. Em problemas conceptuais, sem números, o «cálculo» é um raciocínio escrito com as leis. Em problemas de várias etapas, repita o método em cada etapa.

Como se relaciona com outros temas?

Cada passo liga-se a uma competência: o esquema liga-se à geometria, isolar a incógnita à álgebra e converter unidades ao SI. Treinar este método melhora também a Matemática e a Química.

Que perguntas saem em exame?

Costumam pedir um cálculo com fórmulas do programa, a interpretação de um gráfico ou uma justificação. O formato depende da classe; confirme com o programa oficial e com exames anteriores.

O que faço se não sei por onde começar?

Escreva os dados e a incógnita, desenhe a situação e procure uma fórmula que ligue as duas. Só isso já pode valer pontos e muitas vezes destrava o problema.

Resumo

  • Seis passos: ler e desenhar, listar dados e incógnita, escolher a lei, isolar, calcular em SI e verificar.
  • Procure os dados escondidos no enunciado.
  • Isole a incógnita em símbolos antes de substituir números.
  • Converta sempre para o SI e escreva as unidades em cada passo.
  • Verifique a unidade, o sinal e se o valor é realista; sempre que puder, confirme por outro caminho.

Onde aprofundar

  • O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), que tem estratégias de resolução e exercícios resolvidos em cada capítulo.
  • O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).

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