Em um parque, um carrinho de brinquedo é puxado até o topo de uma rampa de 3 m de altura e depois é solto…
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 um parque, um carrinho de brinquedo é puxado até o topo de uma rampa de 3 m de altura e depois é solto. Desprezando o atrito, a equipe de manutenção observa que a energia do sistema se conserva durante a descida. Ao atingir a parte mais baixa da rampa, qual transformação de energia melhor descreve a situação do carrinho?
- A) A energia mecânica aumenta ao longo da descida, porque a gravidade adiciona energia ao carrinho enquanto ele acelera.
- B) A energia cinética adquirida no alto da rampa transforma-se em energia potencial gravitacional na parte mais baixa, pois o movimento faz o carrinho subir energeticamente.
- C) A energia potencial gravitacional do carrinho no alto da rampa converte-se em energia cinética na parte mais baixa, com a energia mecânica total permanecendo constante, desde que não haja atrito.
- D) A energia potencial gravitacional permanece inalterada durante toda a descida, enquanto a energia cinética continua nula na base da rampa.
- E) A energia potencial gravitacional se transforma em calor por causa do atrito, fazendo a energia mecânica diminuir durante a descida.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique o sistema: um carrinho solto do topo de uma rampa de 3 m, sem atrito. Como não há atrito, não há perda de energia mecânica para o ambiente.
- No topo, o carrinho está em repouso (velocidade zero), logo sua energia cinética é nula e toda a energia mecânica é potencial gravitacional, que depende da altura (m·g·h).
- Durante a descida, a altura diminui e a velocidade aumenta. Assim, a energia potencial gravitacional diminui e a energia cinética aumenta, na mesma quantidade, pois a soma das duas (energia mecânica) se conserva.
- Na parte mais baixa da rampa, a altura é mínima (praticamente zero em relação à base), então a energia potencial é mínima e a energia cinética é máxima. Isso corresponde à transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética, descrita na alternativa C, que está correta e é o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) a gravidade não adiciona energia ao sistema, apenas converte energia potencial em cinética; B) a energia cinética no alto é nula, e o carrinho desce em vez de subir energeticamente; D) a energia potencial varia (diminui) durante a descida e a cinética é máxima, não nula, na base; E) o enunciado despreza o atrito, então não há conversão em calor e a energia mecânica se mantém.
💡 Dica: Pense na energia associada à altura e ao movimento.
Alternativa por alternativa
Acredita que a gravidade cria energia à medida que o carrinho acelera, como se a energia mecânica crescesse durante a queda.
Inverte o sentido da transformação, supondo que a energia cinética vira potencial ao descer e que o carrinho 'sobe' energeticamente, sem ter inicialmente energia cinética no topo.
Por que engana: achar que a energia some ou que a potencial aumenta na descida
Corresponde ao princípio da conservação da energia mecânica: sem atrito, a energia potencial gravitacional diminui e vira energia cinética.
Entende que a energia potencial não muda durante a descida e que o carrinho não ganha velocidade, ignorando que a altura diminui e a velocidade aumenta.
Considera que o atrito está presente e transforma energia em calor, mesmo o enunciado afirmando que ele deve ser desprezado e que a energia se conserva.
Raio-X da questão
conversão entre energia potencial e cinética
reconhecer transform
energia potencial gravitacional · energia cinética
conservação da energia mecânica
achar que a energia some ou que a potencial aumenta na descida
rampa e carrinho de
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