Em uma atividade de Física, estudantes usam o mesmo pêndulo, com massa constante, em duas situações. Em cada…
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
Em uma atividade de Física, estudantes usam o mesmo pêndulo, com massa constante, em duas situações. Em cada uma delas, o pêndulo é afastado de sua posição de equilíbrio e solto a partir do repouso. Na segunda situação, o afastamento inicial, chamado amplitude, é maior. Desprezando a resistência do ar e o atrito, os estudantes comparam a energia cinética máxima, atingida quando o pêndulo passa pela posição mais baixa. Com base nessa situação, o que ocorre com a energia cinética máxima do pêndulo quando sua amplitude inicial aumenta?
- A) A energia cinética máxima torna-se nula.
- B) A energia cinética máxima permanece constante.
- C) A energia cinética máxima não pode ser determinada.
- D) A energia cinética máxima diminui.
- E) A energia cinética máxima aumenta.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- No pêndulo ideal, sem atrito e sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva. Ao ser solto do repouso no ponto de afastamento máximo, toda a energia é potencial gravitacional.
- Na posição mais baixa, a altura é mínima (referência) e a energia potencial é mínima; logo, toda a energia mecânica se transforma em energia cinética, que atinge seu valor máximo.
- Quanto maior a amplitude inicial, maior é a altura h em que o pêndulo é solto, pois a altura de elevação cresce com o afastamento angular. Assim, a energia potencial inicial, m·g·h, aumenta.
- Como a massa e a gravidade são constantes, a energia cinética máxima, igual a m·g·h, também aumenta quando a amplitude cresce. Portanto, a alternativa correta é a E.
- Por que as outras estão erradas: A) a energia cinética máxima não se anula, pois o pêndulo passa pela posição mais baixa com velocidade não nula; B) ela não permanece constante, pois depende da altura de partida; C) ela pode ser determinada pela conservação da energia mecânica; D) ela não diminui, pois a altura de partida aumenta com a amplitude.
💡 Dica: Considere a relação entre amplitude e energia cinética.
Alternativa por alternativa
Imagina que, por ser o ponto mais baixo, o pêndulo para ali, como se a velocidade fosse nula. Confunde o ponto de inversão do movimento (extremos) com o ponto de equilíbrio, onde a velocidade é máxima.
Supõe que, como a massa é constante, a energia cinética também deve ser constante, ignorando que a energia depende da altura inicial do pêndulo.
Por que engana: Confundir a relação entre amplitude e energia cinética, pensando que a energia diminui com o aumento da amplitude.
Acredita que sem a intensidade exata da velocidade ou das dimensões do pêndulo não é possível comparar as situações, sem perceber que a conservação da energia permite a comparação qualitativa.
Associa maior amplitude a maior dificuldade de movimento ou a menor velocidade, intuição do dia a dia, sem considerar que a maior amplitude corresponde a maior altura inicial e, portanto, maior energia potencial convertida em cinética.
Ao ser solto de uma altura maior, o pêndulo possui maior energia potencial gravitacional. Como as perdas são desprezadas, essa diferença de energia é convertida em energia cinética ao passar pela posição mais baixa. Portanto, a energia cinética máxima aumenta.
Raio-X da questão
energia cinética do pêndulo
avaliacao
energia cinética · movimento do pêndulo
Revisar a relação entre amplitude e energia em pêndulos.
Confundir a relação entre amplitude e energia cinética, pensando que a energia diminui com o aumento da amplitude.
ciencia_tecnologia
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cientifico
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