Durante uma atividade de campo, uma equipe de estudantes utiliza um sensor para analisar a energia mecânica de…
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
Durante uma atividade de campo, uma equipe de estudantes utiliza um sensor para analisar a energia mecânica de uma caixa de amostras biológicas. A caixa, de massa 2 kg, é mantida inicialmente a 20 m de altura em relação ao solo. Considere que a aceleração da gravidade no local é constante e igual a 10 m/s² e que o solo é o nível de referência para a energia potencial gravitacional. Com base nas informações do texto, qual é o valor da energia potencial gravitacional inicial da caixa em relação ao solo?
- A) 20 J
- B) 200 J
- C) 40 J
- D) 400 J
- E) 800 J
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza pedida. A questão pede a energia potencial gravitacional inicial da caixa em relação ao solo, que é dada pela fórmula Epg = m * g * h, em que m é a massa, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação ao nível de referência.
- Liste os dados do enunciado. Massa m = 2 kg, aceleração da gravidade g = 10 m/s^2, altura h = 20 m. O solo é o nível de referência, então a altura inicial de 20 m já está medida a partir dele.
- Calcule. Epg = 2 * 10 * 20 = 400 J.
- Confira a unidade. Como massa está em kg, g em m/s^2 e altura em m, o resultado é em joules (J), que é a unidade de energia.
- Compare com o gabarito. O resultado de 400 J corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) 20 J considera apenas a altura, sem multiplicar pela massa e pela gravidade; B) 200 J multiplica a gravidade pela altura, mas esquece a massa; C) 40 J multiplica a massa pela altura, mas esquece a gravidade; E) 800 J dobra o resultado correto, o que corresponde a uma confusão com outra fórmula de energia.
💡 Dica: Use a fórmula da energia potencial gravitacional.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a energia potencial depende apenas da altura, esquecendo que a massa e a gravidade também entram na fórmula.
O aluno multiplica a gravidade pela altura (10 * 20 = 200) e esquece de multiplicar pela massa de 2 kg.
O aluno multiplica a massa pela altura (2 * 20 = 40) e esquece de incluir a aceleração da gravidade.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da energia potencial com a de energia cinética, aplicando a massa e a altura de forma incorreta.
A energia potencial gravitacional é calculada pela expressão Epg = m · g · h. Substituindo os dados: Epg = 2 kg · 10 m/s² · 20 m = 400 J.
O aluno chega a 800 J ao usar a altura como se fosse velocidade e aplicar m * v^2 sem o fator 1/2, confundindo a energia potencial com a cinética.
Raio-X da questão
energia potencial
avaliacao
energia potencial · força gravitacional
Revisar a fórmula da energia potencial gravitacional: E_p = mgh.
O aluno pode confundir a fórmula da energia potencial com a de energia cinética, aplicando a massa e a altura de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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