Em um experimento de Biologia, estudantes analisaram o gasto energético associado ao transporte de biomassa…
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 de Biologia, estudantes analisaram o gasto energético associado ao transporte de biomassa vegetal em uma estufa. Uma caixa com massa total de 5,0 kg, contendo mudas e substrato, foi elevada verticalmente do piso, situado a 0,0 m, até uma bancada situada a 2,0 m de altura. Para estimar a variação da energia potencial gravitacional da caixa, considere g = 10 m/s² e despreze a resistência do ar. Com base nos dados do experimento, qual foi a variação da energia potencial gravitacional da caixa durante a elevação? Apresente o resultado com a unidade de medida.
- A) ΔEp = m·g/Δh = 5,0 kg · 10 m/s² / 2,0 m = 25 J.
- B) ΔEp = m·g·(hᵢ − h𝒇) = 5,0 kg · 10 m/s² · (0,0 − 2,0) m = −100 J.
- C) ΔEp = m·g·hᵢ = 5,0 kg · 10 m/s² · 0,0 m = 0 J.
- D) ΔEp = m·g·Δh = 5,0 kg · 10 m/s² · 2,0 m = 100 J.
- E) ΔEp = m·Δh/g = 5,0 kg · 2,0 m / 10 m/s² = 1 J.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa é m = 5,0 kg, a aceleração da gravidade é g = 10 m/s², a altura inicial é h_i = 0,0 m e a altura final é h_f = 2,0 m. Logo, o desnível é Δh = h_f − h_i = 2,0 m.
- Lembre a fórmula da variação da energia potencial gravitacional, ΔEp = m·g·Δh, que depende apenas da massa, da gravidade e do desnível entre os pontos inicial e final.
- Substitua os valores: ΔEp = 5,0 kg · 10 m/s² · 2,0 m = 100 kg·m²/s² = 100 J (joules).
- Compare com o gabarito oficial. O resultado coincide com a alternativa D, portanto o gabarito está correto.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A divide a massa pela gravidade e pelo desnível em vez de multiplicar, o que não corresponde à fórmula. A alternativa B inverte a ordem da subtração (inicial menos final), o que dá um sinal negativo e não representa a variação da energia potencial. A alternativa C calcula a energia potencial no ponto inicial, que é zero, e não a sua variação durante a elevação. A alternativa E inverte a fórmula, dividindo por g e multiplicando pelo desnível, e ainda chega a uma unidade que não é de energia.
- Conclusão. Como a caixa foi elevada 2,0 m com massa de 5,0 kg, sua energia potencial gravitacional aumentou 100 J.
💡 Dica: Use a fórmula da energia potencial gravitacional.
Alternativa por alternativa
O aluno inverte a operação e divide a massa pela gravidade e pelo desnível, como se a energia fosse inversamente proporcional à altura.
O aluno subtrai a altura inicial da final na ordem errada, obtendo um valor negativo, e não entende que a variação da energia é o valor final menos o inicial, com sinal positivo para a elevação.
Por que engana: Confundir a fórmula da energia potencial gravitacional com a de outras grandezas, como força ou tempo.
O aluno confunde a energia potencial em um ponto com a sua variação e, como a altura inicial é zero, conclui que não houve variação alguma.
A variação da energia potencial gravitacional é calculada por ΔEp = m·g·Δh. Como a caixa foi elevada 2,0 m, Δh = 2,0 m. Assim, ΔEp = 5,0 · 10 · 2,0 = 100 J. O valor é positivo porque a altura final é maior que a inicial.
O aluno troca a fórmula por outra, dividindo a gravidade e multiplicando o desnível, e não percebe que o resultado não tem unidade de energia.
Raio-X da questão
energia potencial gravitacional
avaliacao
energia potencial gravitacional · força gravitacional
Revisar a fórmula da energia potencial gravitacional e suas aplicações.
Confundir a fórmula da energia potencial gravitacional com a de outras grandezas, como força ou tempo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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