Em um experimento, um estudante deve demonstrar a conservação de energia em um pêndulo. Ele solta um pêndulo…
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 um experimento, um estudante deve demonstrar a conservação de energia em um pêndulo. Ele solta um pêndulo de uma altura de 2 m. Qual a velocidade do pêndulo ao passar pelo ponto mais baixo? Considere g = 10 m/s².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Usando a conservação de energia, a energia potencial no ponto mais alto é convertida em energia cinética no ponto mais baixo. A energia potencial é dada por E_p = m·g·h, onde h = 2 m. A energia cinética é dada por E_k = 0,5·m·v². Para um pêndulo de altura 2 m, temos: E_p = m·10·2 = 20m. No ponto mais baixo, E_k = E_p, então 0,5·m·v² = 20m. Simplificando, obtemos v² = 40, logo v = v40 ˜ 6,32 m/s. Portanto, a velocidade ao passar pelo ponto mais baixo é aproximadamente 6,32 m/s.
Explicação
A conservação de energia garante que a energia potencial no ponto mais alto do pêndulo se transforma completamente em energia cinética no ponto mais baixo. A fórmula da energia potencial permite calcular a energia no ponto inicial, que é igual à energia cinética no ponto mais baixo, levando à equação que determina a velocidade. A simplificação da equação resulta na velocidade final do pêndulo ao passar pelo ponto mais baixo.
Raio-X da questão
conservação de energia
avaliacao
conservação de energia · movimento de pêndulo
Revisar a conservação de energia em sistemas mecânicos.
O aluno pode confundir a altura inicial com a velocidade, acreditando que a velocidade no ponto mais baixo é igual à altura inicial do pêndulo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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