Em uma atividade de laboratório, estudantes analisaram o movimento de um carrinho de 2,0 kg sobre um trilho…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, estudantes analisaram o movimento de um carrinho de 2,0 kg sobre um trilho retilíneo. O gráfico velocidade × tempo mostrou que o carrinho se movia no mesmo sentido durante todo o intervalo, aumentando sua velocidade de 4,0 m/s, no instante inicial, para 10,0 m/s, ao final de 3,0 s. O gráfico era uma reta, indicando aceleração constante. Com base nos dados do experimento, qual conclusão sobre a energia cinética do carrinho está correta?
- A) A energia cinética permanece constante em 100 J.
- B) A energia cinética diminui de 100 J para 16 J.
- C) A energia cinética varia, mas seu valor não pode ser determinado.
- D) A energia cinética aumenta de 16 J para 100 J.
- E) A energia cinética permanece constante em 16 J.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Lembre a fórmula da energia cinética: Ec = (m × v^2) / 2, com m em kg e v em m/s, resultando em joules.
- No instante inicial, v = 4,0 m/s e m = 2,0 kg. Logo, Ec_inicial = (2,0 × 4,0^2) / 2 = (2,0 × 16) / 2 = 16 J.
- Ao final de 3,0 s, v = 10,0 m/s. Logo, Ec_final = (2,0 × 10,0^2) / 2 = (2,0 × 100) / 2 = 100 J.
- Como a energia cinética passou de 16 J para 100 J, ela aumenta. A alternativa D é a única que descreve corretamente esse valor inicial, esse valor final e o sentido da variação.
- Por que as outras estão erradas: A afirma que a energia é constante, mas ela muda de 16 J para 100 J. B inverte o sentido da variação, pois a velocidade aumenta. C diz que o valor não pode ser determinado, mas a massa e as velocidades foram dadas. E afirma que a energia é constante, o que contradiz o aumento da velocidade.
- Conclusão: o gabarito oficial D está correto e coincide com a resolução feita de forma independente. Como a aceleração é constante, a velocidade cresce de forma linear, mas a energia cinética cresce com o quadrado da velocidade, por isso o aumento não é linear.
💡 Dica: Considere a relação entre aceleração e energia cinética.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula apenas um dos valores de energia cinética, geralmente o final de 100 J, e assume que ele se mantém durante todo o movimento. Não percebe que a velocidade muda ao longo do intervalo.
O aluno inverte o sentido da variação, tratando o movimento como frenagem. Pode ter confundido o aumento de velocidade com diminuição, ou ter trocado os valores inicial e final.
Por que engana: Confundir a relação entre aceleração e variação da energia cinética, pensando que energia constante ou irrelevante.
O aluno acredita que faltam dados para calcular a energia, embora a massa de 2,0 kg e as velocidades inicial e final estejam no enunciado. Não reconhece que basta aplicar a fórmula da energia cinética.
A energia cinética é calculada por Ec = mv²/2. Para a massa de 2,0 kg e velocidade inicial de 4,0 m/s, Ec = 2,0 · 4,0²/2 = 16 J. Para a velocidade final de 10,0 m/s, Ec = 2,0 · 10,0²/2 = 100 J. Como o carrinho aumenta sua velocidade no mesmo sentido, sua energia cinética aumenta.
O aluno confunde aceleração constante com energia constante, supondo que, se a aceleração não muda, a energia também não muda. Além disso, calcula apenas o valor inicial de 16 J.
Raio-X da questão
energia cinética
avaliacao
aceleração constante · energia cinética
Revisar a relação entre aceleração e energia cinética em movimento retilíneo.
Confundir a relação entre aceleração e variação da energia cinética, pensando que energia constante ou irrelevante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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🔎 Resolver outra questão
Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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