Durante uma atividade de Física, uma equipe analisa a queda de uma caixa de ferramentas em uma obra. A caixa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de Física, uma equipe analisa a queda de uma caixa de ferramentas em uma obra. A caixa, de massa 2,0 kg, é abandonada do repouso a 10 m do solo. No modelo adotado, a resistência do ar é desprezada e a aceleração da gravidade é considerada constante e igual a 10 m/s². Assim, toda a energia potencial gravitacional perdida pela caixa é convertida em energia cinética imediatamente antes do impacto. Com base no texto, qual é a energia cinética da caixa imediatamente antes de atingir o solo?
- A) 200 J
- B) 100 J
- C) 400 J
- D) 20 J
- E) 20 000 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa m = 2,0 kg, altura h = 10 m, g = 10 m/s^2, e a resistência do ar é desprezada. Passo 2: Aplicar a conservação de energia mecânica. Como a energia potencial gravitacional perdida vira energia cinética, Ec = Ep = m x g x h. Passo 3: Calcular. Ec = 2,0 x 10 x 10 = 200 J. Passo 4: Conferir a unidade. Massa em kg, g em m/s^2 e altura em m resultam em joules, que é a unidade de energia. Passo 5: Verificar as alternativas erradas. A alternativa B (100 J) é metade do valor correto, C (400 J) vem de uma velocidade final mal calculada, D (20 J) ignora a altura e E (20 000 J) erra a ordem de grandeza. Assim, o resultado correto é 200 J, coincidindo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule a energia potencial e iguale à energia cinética no impacto.
Alternativa por alternativa
Como a caixa parte do repouso e a resistência do ar é desprezada, a energia cinética imediatamente antes do impacto é igual à energia potencial gravitacional inicial: E_c = mgh = 2,0 × 10 × 10 = 200 J.
O aluno calcula corretamente o produto m x g x h, mas divide o resultado por 2 sem motivo, como se estivesse aplicando a fórmula da energia cinética sem a velocidade ou confundindo a conservação de energia com uma relação de metade.
O aluno obtém a velocidade de forma errada, usando v = 20 m/s ou calculando v^2 = 2gh com erro, e depois aplica Ec = m v^2 / 2 com esse valor incorreto, chegando a 400 J.
O aluno multiplica apenas a massa pela gravidade (2,0 x 10 = 20) e esquece de incluir a altura de 10 m no cálculo da energia potencial, que é a grandeza realmente convertida.
O aluno erra a ordem de grandeza ao calcular, por exemplo, multiplicando por 1000 em vez de 10, ou faz uma conversão indevida da altura, o que resulta em 20 000 J, valor muito acima do que a queda de 10 m pode produzir com 2 kg.
Raio-X da questão
energia cinética
avaliacao
energia potencial gravitacional · conservacao da energia mecanica
Revisar a relação entre energia potencial e energia cinética.
Confundir energia cinética com energia potencial ou esquecer de converter altura em energia no impacto.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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