(DISSERTATIVA, dificuldade 3) Em um ensaio, um carrinho de massa 1,50 kg desliza de uma altura h = 0,50 m…

Questão

(DISSERTATIVA, dificuldade 3) Em um ensaio, um carrinho de massa 1,50 kg desliza de uma altura h = 0,50 m sobre uma rampa. A velocidade medida no fim da rampa foi v_med = 2,80 m/s. Usando g = 10 m/s², calcule: (a) a velocidade esperada v_ideal se não houvesse atrito; (b) a energia dissipada por atrito; (c) proponha duas melhorias experimentais para reduzir incertezas e descreva como comunicaria os resultados a um público leigo e a um público técnico (inclua símbolos e uma tabela simples de resultados).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

(a) v_ideal = v(2 g h) = v(2·10·0,50) = v10 ˜ 3,16 m/s. (b) Energia potencial inicial E_p = m g h = 1,50·10·0,50 = 7,50 J. Energia cinética medida K_med = ½ m v_med² = 0,5·1,50·(2,80)² = 0,75·7,84 = 5,88 J. Energia dissipada ?E = E_p - K_med = 7,50 - 5,88 = 1,62 J (perdas por atrito e/ou dissipação térmica). (c) Melhorias: (1) reduzir e quantificar atrito usando trilho lub lubrificação e medir coeficiente de atrito; (2) aumentar repetições e usar sensor de velocidade com fotogates para reduzir erro humano. Comunicação: para público leigo, apresentar tabela e frase resumida: "Energia inicial 7,50 J; energia útil 5,88 J; perdas 1,62 J, correspondendo a ˜21,6% da energia"; ilustrar com diagrama da rampa e setas indicando energia potencial ? cinética + perdas. Para público técnico, incluir tabela com média e desvio padrão, equações usadas (v = v(2gh), E_p = mgh, K = ½mv²), incertezas numéricas e discussão sobre fontes de erro (atrito, medições de v, alinhamento do trilho) e sugestão de métodos quantitativos de correção.

Explicação

Os cálculos realizados para determinar a velocidade ideal e a energia dissipada estão baseados nas leis da conservação de energia, que permitem comparar a energia potencial inicial com a energia cinética medida. As melhorias propostas visam aumentar a precisão do experimento, minimizando erros sistemáticos e aleatórios, enquanto a comunicação dos resultados é adaptada para diferentes públicos, facilitando a compreensão dos conceitos envolvidos. A apresentação de dados em tabelas e diagramas ajuda a visualizar a relação entre energia potencial, cinética e perdas, tornando a informação mais acessível e clara.

Raio-X da questão

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