Em um experimento, um carrinho de massa 2 kg é abandonado do repouso no alto de uma pista, a 5 m do chão…

Questão

Em um experimento, um carrinho de massa 2 kg é abandonado do repouso no alto de uma pista, a 5 m do chão. Considere g = 10 m/s^2, despreze o atrito e adote energia potencial gravitacional nula no chão. Qual é a energia cinética do carrinho ao passar pelo ponto mais baixo da pista?

1. A) A energia cinética do carrinho no ponto mais baixo é 50 J.
2. B) A energia cinética do carrinho no ponto mais baixo é 200 J.
3. C) A energia cinética do carrinho no ponto mais baixo é 20 J.
4. D) A energia cinética do carrinho no ponto mais baixo é 100 J.
5. E) A energia cinética do carrinho no ponto mais baixo é 0 J.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. m = 2 kg, altura inicial h = 5 m, g = 10 m/s^2, atrito desprezado e energia potencial nula no chão. Passo 2: Pelo princípio da conservação da energia mecânica, sem atrito, a energia potencial inicial se converte integralmente em energia cinética no ponto mais baixo da pista. Passo 3: Como o carrinho parte do repouso, a energia mecânica inicial é só potencial: Ep = m x g x h = 2 x 10 x 5 = 100 J. Passo 4: No ponto mais baixo, a energia potencial é nula (pois o ponto mais baixo está no nível de referência, o chão), logo Ec = Em = 100 J. Passo 5: Conferindo pela velocidade, v^2 = 2gh = 2 x 10 x 5 = 100, logo v = 10 m/s e Ec = (1/2) x 2 x 100 = 100 J, o que confirma o resultado. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A (50 J) seria a metade da energia disponível. B (200 J) resultaria de usar uma altura de 10 m, que não é o dado do enunciado. C (20 J) ignora a altura e usa apenas m x g. E (0 J) confunde o ponto de partida, onde a velocidade é nula, com o ponto mais baixo, onde a energia cinética é máxima. Passo 7: Observação: a resposta assume que o ponto mais baixo da pista está no chão, como sugere o enunciado; se estivesse acima dele, a análise mudaria, mas os dados não informam isso. O gabarito oficial D está correto.

💡 Dica: usar energia potencial no topo igual energia cinética no ponto baixo

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Raio-X da questão

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