Em uma demonstração de Física realizada em uma escola, uma esfera presa a um fio é afastada de sua posição…
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 realizada em uma escola, uma esfera presa a um fio é afastada de sua posição mais baixa e liberada do repouso. O sistema é considerado ideal: não há resistência do ar nem atrito no suporte. Durante a descida, a esfera perde altura até alcançar o ponto mais baixo da trajetória. Com base nessa situação, qual transformação de energia ocorre predominantemente enquanto a esfera desce?
- A) A energia potencial gravitacional permanece constante durante a descida.
- B) A energia mecânica é convertida integralmente em energia térmica.
- C) A energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética.
- D) A energia cinética é convertida em energia potencial gravitacional.
- E) A esfera permanece sem energia cinética ao longo da descida.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique o sistema. A esfera presa ao fio é afastada da posição mais baixa e solta do repouso. Como não há resistência do ar nem atrito, a energia mecânica (soma da energia potencial gravitacional e da cinética) se conserva.
- Analise o que acontece durante a descida. A esfera perde altura, logo sua energia potencial gravitacional (m g h) diminui, pois h diminui.
- Analise a velocidade. Partindo do repouso, a esfera ganha velocidade ao descer, logo sua energia cinética (m v^2 / 2) aumenta.
- Conclua a transformação. Como a energia mecânica se conserva, a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética, que é a alternativa C.
- Verifique as demais alternativas. A) está errada, pois a altura diminui e, portanto, a energia potencial não permanece constante. B) está errada, pois não há atrito nem resistência do ar, então não há conversão de energia mecânica em térmica. D) está errada, pois o movimento é inverso: a cinética aumenta à custa da potencial. E) está errada, pois a esfera ganha velocidade partindo do repouso, adquirindo energia cinética crescente.
- Comparação com o gabarito. Resolvi a questão sem depender do gabarito e cheguei à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Considere a transformação de energia potencial em energia cinética.
Alternativa por alternativa
O aluno pode imaginar que, como a esfera está presa ao fio, sua energia potencial se mantém, ignorando que a altura do centro de massa diminui durante a descida.
O aluno pode supor que todo movimento gera calor, associando o movimento pendular ao atrito, mesmo com o enunciado afirmando que não há atrito nem resistência do ar.
Ao descer, a esfera diminui sua altura em relação ao ponto mais baixo, reduzindo sua energia potencial gravitacional. Como o sistema é ideal e não há dissipação por atrito ou resistência do ar, essa energia se converte em energia cinética, associada ao aumento da velocidade da esfera.
O aluno pode inverter o sentido da transformação, pensando que a esfera ganha altura ao descer, quando na verdade ela perde altura e ganha velocidade.
O aluno pode confundir repouso inicial com ausência de energia cinética durante todo o movimento, esquecendo que a velocidade cresce a partir do zero.
Raio-X da questão
conservação da energia
fixacao
conservação da energia · energia potencial e cinética
Revisar os conceitos de energia potencial e cinética em sistemas mecânicos.
Confundir a relação entre energia potencial e cinética, acreditando que a energia se perde em vez de se transformar.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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