Um sistema mecânico em equilíbrio estático, como uma esfera repousando sobre uma mesa horizontal, ou um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, 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
Um sistema mecânico em equilíbrio estático, como uma esfera repousando sobre uma mesa horizontal, ou um carrinho de montanha russa parado no ponto mais baixo de um trecho curvo, apresenta energia cinética zero. Considere que, durante um experimento, a esfera e o carrinho sofrem pequenos deslocamentos a partir de seu ponto de equilíbrio. Após os respectivos deslocamentos, as energias potenciais nos exemplos da esfera e do carrinho são, respectivamente, (UECE 2017)
- A) mantidas constantes e aumentadas.
- B) aumentadas e mantidas constantes.
- C) aumentadas e diminuídas.
- D) diminuídas e aumentadas.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- A energia potencial gravitacional depende da altura do corpo em relação a um nível de referência (Ep = m·g·h). Passo 2: Na esfera sobre a mesa horizontal, o deslocamento é pequeno e ocorre na horizontal, sobre a mesma superfície. A altura não muda, então a energia potencial permanece constante. Passo 3: No carrinho parado no ponto mais baixo de um trecho curvo, qualquer pequeno deslocamento, para um lado ou para o outro, eleva o carrinho. Como a altura aumenta, a energia potencial também aumenta. Passo 4: Portanto, a esfera mantém a energia potencial constante e o carrinho a aumenta, o que corresponde à alternativa A, igual ao gabarito oficial. Passo 5: A alternativa B está errada porque a esfera não sobe ao ser deslocada sobre a mesa. A alternativa C está errada porque o carrinho não desce ao sair do ponto mais baixo, ele sobe. A alternativa D está errada porque a esfera não perde altura ao se deslocar horizontalmente, e o carrinho sobe em vez de descer.
💡 Dica: Analise o conceito de energia potencial em equilíbrio estático para cada sistema.
Alternativa por alternativa
CORRETA. A esfera repousando sobre a mesa está em equilíbrio estável, então seu deslocamento aumenta a energia potencial; o carrinho no ponto mais baixo está em equilíbrio estável, mas como está no ponto mínimo da curva, seu deslocamento mantém a energia potencial constante ou a aumenta, dependendo do deslocamento, mas para pequenos deslocamentos, a energia potencial do carrinho permanece praticamente constante.
Assume que qualquer movimento da esfera a faz subir, como se ela estivesse sendo levantada. Não percebe que o deslocamento sobre a mesa é horizontal e não altera a altura.
Pensa que o carrinho desce ao se afastar do ponto mais baixo da curva, invertendo a relação entre altura e energia potencial. Não percebe que a curva tem concavidade voltada para cima, de modo que qualquer deslocamento eleva o carrinho.
Acredita que a esfera perde energia potencial ao ser deslocada, como se ela estivesse descendo. Confunde o deslocamento horizontal sobre a mesa com uma queda de altura e também inverte o comportamento do carrinho.
Raio-X da questão
energia potencial em equilíbrio
diagnostico
energia cinética e potencial · equilíbrio estático
Estude energia potencial e equilíbrio estático em sistemas mecânicos.
Confundir energia cinética com energia potencial ou não relacionar deslocamento com variação de energia potencial.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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