Em uma demonstração de Física realizada em um parque de ciências, um carrinho desce por uma pista sem atrito…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma demonstração de Física realizada em um parque de ciências, um carrinho desce por uma pista sem atrito significativo. No ponto A, situado a 12 m do solo, o carrinho apresenta baixa velocidade. No ponto B, situado a 4 m do solo, sua velocidade é maior. Considere que a energia mecânica do carrinho permanece constante durante o percurso e que a energia potencial gravitacional depende da altura, enquanto a energia cinética depende da velocidade. Com base nessas informações, qual relação entre a energia cinética e a energia potencial gravitacional explica a transformação de energia do carrinho entre os pontos A e B?
- A) As duas formas de energia permanecem constantes em todos os pontos.
- B) A energia cinética diminui, enquanto a potencial gravitacional aumenta.
- C) Ambas as formas de energia diminuem durante a descida.
- D) Ambas as formas de energia aumentam durante a descida.
- E) A energia cinética aumenta, enquanto a energia potencial gravitacional diminui.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. O carrinho está a 12 m do solo no ponto A, com baixa velocidade, e a 4 m do solo no ponto B, com velocidade maior. A pista não tem atrito significativo e a energia mecânica se conserva.
- Analise a energia potencial gravitacional, que depende da altura (Ep = m g h). Como a altura cai de 12 m para 4 m, a energia potencial diminui de A para B.
- Analise a energia cinética, que depende da velocidade (Ec = m v^2 / 2). Como a velocidade aumenta de A para B, a energia cinética aumenta.
- Verifique a conservação da energia mecânica (Em = Ec + Ep). A energia potencial perdida na descida é convertida em energia cinética ganha, de modo que a soma permanece constante. Isso é consistente com a informação de que a energia mecânica não varia.
- Conclua. A relação que explica a transformação é: a energia cinética aumenta enquanto a energia potencial gravitacional diminui. Alternativa E correta.
- Por que as outras estão erradas. A: as duas formas não permanecem constantes, pois a altura e a velocidade variam entre A e B. B: inverte o sentido da transformação, pois a energia cinética deveria aumentar na descida. C: a energia cinética não diminui, pois a velocidade aumenta. D: a energia potencial não aumenta, pois a altura diminui na descida.
💡 Dica: Observe as variações de energia no gráfico.
Alternativa por alternativa
O aluno pode confundir conservação da energia mecânica com conservação de cada forma de energia separadamente. A energia mecânica total se mantém, mas as parcelas cinética e potencial trocam valores entre si.
Por que engana: Achar que energia cinética e potencial aumentam simultaneamente, ignorando a troca entre elas mantendo a energia total constante.
O aluno pode ter invertido o sentido da transformação, imaginando que o carrinho ganha altura ao descer ou que a energia cinética se converte em potencial na descida.
O aluno pode pensar que, como o carrinho desce, toda a energia diminui, usando a intuição de que algo que 'perde altura' perde energia, sem perceber que a energia potencial se converte em cinética.
O aluno pode associar maior velocidade a maior energia total e ignorar que a altura diminui, então a energia potencial não pode aumentar durante a descida.
Ao passar do ponto A para o ponto B, o carrinho perde altura e ganha velocidade. Assim, sua energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética. Como a energia mecânica total permanece constante, o aumento de uma forma de energia corresponde à diminuição da outra.
Raio-X da questão
energia cinética e potencial
avaliacao
energia cinética e potencial · conservacao da energia mecanica
Revisar a conservação de energia em sistemas mecânicos.
Achar que energia cinética e potencial aumentam simultaneamente, ignorando a troca entre elas mantendo a energia total constante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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