Em uma atividade de investigação sobre a segurança de estruturas, uma equipe analisa um bloco de massa igual a…
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
Em uma atividade de investigação sobre a segurança de estruturas, uma equipe analisa um bloco de massa igual a 2 kg, mantido inicialmente a 20 m acima de um nível de referência. Para os cálculos, considera-se a aceleração da gravidade constante e igual a 10 m/s². A energia potencial gravitacional é determinada pela expressão E? = 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. Com base nos dados do experimento, qual é a energia potencial gravitacional do bloco em relação ao nível de referência, no instante inicial?
- A) 200 J
- B) 100 J
- C) 40 J
- D) 400 J
- E) 800 J
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A massa é m = 2 kg, a altura em relação ao nível de referência é h = 20 m e a aceleração da gravidade é g = 10 m/s². A pergunta pede a energia potencial gravitacional, isto é, E_p, que é dada pela expressão E_p = m · g · h.
- Substitua os valores na fórmula: E_p = 2 · 10 · 20.
- Calcule o produto. 2 · 10 = 20 e 20 · 20 = 400. Logo, E_p = 400 J, que corresponde à alternativa D.
- Verifique as unidades. kg · (m/s²) · m resulta em kg·m²/s², que é o joule (J), a unidade de energia. Portanto, o resultado está coerente.
- Por que as outras alternativas estão erradas. A (200 J) equivale a 10 · 20, ou seja, esquece a massa. B (100 J) não é obtido pela fórmula com os dados do enunciado e surge de confusão com outra grandeza. C (40 J) equivale a 2 · 20, ou seja, esquece a gravidade. E (800 J) é o dobro do valor correto, o que indica uso indevido de um fator 2 ou de um valor errado na substituição. O gabarito oficial D está correto.
💡 Dica: Aplique a fórmula da energia potencial gravitacional diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula 10 · 20 = 200 e esquece de multiplicar pela massa de 2 kg, ou seja, não inclui m na fórmula E_p = m · g · h.
O aluno chega a 100 J ao errar a substituição ou misturar a fórmula com outra expressão, como a da energia cinética (1/2 · m · v²), tratando g como velocidade e perdendo a altura no cálculo.
O aluno multiplica apenas a massa pela altura, 2 · 20 = 40, e esquece de incluir a aceleração da gravidade g = 10 m/s² na expressão.
Por que engana: Confundir a fórmula da energia potencial com a de energia cinética, aplicando valores incorretos para a massa ou altura.
Aplicando a expressão Eₚ = m · g · h, obtém-se Eₚ = 2 kg · 10 m/s² · 20 m = 400 J. Portanto, a energia potencial gravitacional inicial do bloco é 400 J.
O aluno obtém 800 J ao dobrar o resultado correto ou ao usar um valor incorreto na substituição (por exemplo, trocar g ou h por 20 e ainda manter outro fator), sem verificar a ordem de grandeza.
Raio-X da questão
energia potencial gravitacional
avaliacao
fórmula da energia potencial · unidades de medida de energia
Revisar a fórmula da energia potencial gravitacional e suas aplicações.
Confundir a fórmula da energia potencial com a de energia cinética, aplicando valores incorretos para a massa ou altura.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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