Em uma aula de Física, uma bola de massa 2,0 kg é abandonada do repouso a 10 m de altura em relação ao chão. O…
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 aula de Física, uma bola de massa 2,0 kg é abandonada do repouso a 10 m de altura em relação ao chão. O experimento ocorre em um local onde a aceleração da gravidade vale 10 m/s². Desprezam-se a resistência do ar e outras perdas de energia. Adota-se o chão como nível de referência para a energia potencial gravitacional. Nessas condições, ao chegar ao chão, toda a energia potencial gravitacional inicial da bola se transforma em energia cinética. Com base nas condições descritas, quais são, respectivamente, a energia potencial gravitacional da bola no instante inicial e a energia cinética da bola imediatamente antes de atingir o chão?
- A) 200 J e 200 J
- B) 100 J e 100 J
- C) 100 J e 0 J
- D) 400 J e 400 J
- E) 20 J e 20 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 2,0 kg, altura inicial h = 10 m, gravidade g = 10 m/s^2, bola abandonada do repouso e referencial de energia potencial no chão. Passo 2: Calcule a energia potencial gravitacional inicial pela fórmula Epg = m*g*h. Epg = 2,0 * 10 * 10 = 200 J. Passo 3: Como não há perdas (sem resistência do ar), toda a energia mecânica se conserva. No chão a energia potencial é zero, logo toda a Epg inicial virou energia cinética: Ec = 200 J. Também é possível confirmar pela velocidade: v^2 = 2*g*h = 200, então Ec = m*v^2/2 = 2,0 * 200 / 2 = 200 J. Passo 4: Conclusão: a resposta é 200 J e 200 J, alternativa A, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: B usa metade do valor correto, C supõe erradamente que a energia cinética vai a zero no chão, D dobra o valor correto e E esquece a altura, usando apenas m*g.
💡 Dica: Use a fórmula da energia potencial e cinética.
Alternativa por alternativa
A energia potencial gravitacional inicial é calculada por Epg = mgh = 2,0 × 10 × 10 = 200 J. Como a bola é abandonada do repouso e não há perdas de energia, a conservação da energia mecânica indica que toda essa energia se transforma em energia cinética imediatamente antes do impacto. Portanto, a energia cinética nesse instante também é 200 J.
O aluno provavelmente calculou a energia potencial corretamente como metade do valor esperado, aplicando um fator 1/2 indevido, ou aplicou m*g*h/2 em vez de m*g*h, e transferiu esse erro para a energia cinética.
O aluno acredita que a bola perde toda a energia cinética ao tocar o chão, intuindo que ela fica parada, e não percebe que a energia cinética máxima ocorre justamente no impacto.
Por que engana: Confundir a fórmula da energia potencial com a da energia cinética, aplicando incorretamente os valores.
O aluno calcula a energia potencial com um erro de multiplicação, como 2 * 10 * 20 ou um fator 2 extra, obtendo 400 J, e repete o valor para a energia cinética sem verificar a conservação da energia.
O aluno esquece de multiplicar pela altura de 10 m e utiliza apenas o peso (m*g = 20 N), tratando-o como se fosse energia em joules, o que é uma confusão entre força e energia.
Raio-X da questão
energia potencial e cinética
avaliacao
energia potencial · energia cinética
Revisar as fórmulas de energia potencial e cinética.
Confundir a fórmula da energia potencial com a da energia cinética, aplicando incorretamente os valores.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Durante uma experiência, um estudante solta uma bola de 2 kg de uma altura de 10 m. Calcule a energia potencial inicial…
- Em um experimento, um aluno solta uma bola de massa 0,5 kg de uma altura de 2 m. Considerando a aceleração da gravidade…
- Durante uma atividade de Física em uma escola pública, estudantes analisaram a energia associada à posição de uma bola…
- Em um experimento sobre quedas livres, um aluno deixa cair uma bola de 2 kg de uma altura de 10 m. Qual a energia…
- Em um experimento, um aluno deixa cair uma bola de massa 0,5 kg a partir de 3 metros de altura. Calcule a energia…
- Um aluno realiza um experimento de queda livre, soltando uma bola de 2 kg de uma altura de 20 m. Calcule a energia…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog