Em uma demonstração de Física, uma bola de tênis de massa 2,0 kg é abandonada do repouso a 10 m de altura…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma demonstração de Física, uma bola de tênis de massa 2,0 kg é abandonada do repouso a 10 m de altura. Desprezando a resistência do ar e adotando g = 9,8 m/s², a bola chega ao solo com velocidade de aproximadamente 14 m/s. A energia potencial gravitacional inicial é calculada por E? = mgh, e a energia cinética final, por E? = mv²/2. Considerando os dados do experimento, qual princípio explica a transformação da energia potencial gravitacional inicial em energia cinética durante a queda?
- A) Conservação da energia mecânica
- B) Movimento uniformemente acelerado
- C) Força gravitacional resultante
- D) Aceleração gravitacional constante
- E) Conversão de energia térmica
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a energia potencial inicial. E_p = m g h = 2,0 x 9,8 x 10 = 196 J.
- Calcule a energia cinética final com v = 14 m/s. E_c = m v^2 / 2 = 2,0 x 14^2 / 2 = 196 J. Os valores são praticamente iguais, pois a energia potencial inicial se converteu integralmente em energia cinética.
- Como a resistência do ar é desprezada, não há perdas por atrito. Nesse caso, a soma das energias potencial e cinética se mantém constante durante toda a queda. Esse é o princípio da conservação da energia mecânica, que explica diretamente a transformação observada.
- Por que as outras alternativas estão erradas: B descreve como a velocidade varia no tempo, mas não explica a transferência de energia; C indica a força que atua sobre a bola, mas a força por si só não explica a conversão de energia; D é um fato verdadeiro sobre a queda, mas não é o princípio que relaciona as energias; E envolve energia térmica, que não aparece no experimento porque o atrito com o ar foi desprezado.
- Conclusão: a alternativa correta é a A, em concordância com o gabarito oficial.
💡 Dica: Identifique o conceito de energia potencial e cinética.
Alternativa por alternativa
Inicialmente, a bola possui energia potencial gravitacional, dada por mgh. Ao ser abandonada, essa energia transforma-se progressivamente em energia cinética. Como a resistência do ar foi desprezada, não há dissipação significativa de energia mecânica; portanto, a soma das energias potencial e cinética permanece constante. A velocidade aproximada também confirma essa transformação: v = √(2gh) = √(2 · 9,8 · 10) ≈ 14 m/s.
O aluno associa a queda à ideia de movimento acelerado e acredita que descrever a aceleração explica a transformação de energia. Ele confunde a cinemática, que trata de posição e velocidade, com a energia.
O aluno acredita que a força peso, por si só, explica o ganho de energia cinética. Ele não percebe que a energia é transferida pelo trabalho da força, e que o princípio geral que explica a conversão é a conservação da energia mecânica.
O aluno percebe que a aceleração gravitacional é constante e conclui que esse fato explica a conversão de energia. Ele confunde uma característica do movimento com o princípio que relaciona as energias envolvidas.
O aluno imagina que parte da energia se transforma em calor, como acontece em quedas reais com atrito. Ele não lê o enunciado com atenção, pois o texto diz que a resistência do ar é desprezada.
Por que engana: Confundir a conservação de energia com outros conceitos como força de atrito ou inércia, levando a uma escolha incorreta.
Raio-X da questão
energia potencial e cinética
avaliacao
conservação de energia · energia potencial e cinética
Revisar os conceitos de energia potencial e cinética em movimentos de queda livre.
Confundir a conservação de energia com outros conceitos como força de atrito ou inércia, levando a uma escolha incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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