EEAR 2021 (CFS 2) — questão 76 de Física

Gabarito AEnergia — conservação: energia elástica em energia potencial gravitacionalExame de Admissão ao CFS 2/2021 · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 76 de Física do EEAR 2021 (CFS 2)

Enunciado em texto

Na figura a seguir, um bloco de massa m=1m = 1 kg, preso a uma mola, por meio de um fio ideal, a comprime em 10 cm. Determine a altura máxima H, em metros, alcançada pelo bloco, após o fio ser cortado. Considere a constante elástica da mola igual a k=1000k = 1000 N/m, a trajetória de A até B sem atrito e a aceleração da gravidade g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2.

[Figura: uma mola de constante k, presa a uma parede vertical à esquerda, comprimida pelo bloco m, que está no ponto A do piso horizontal. À direita, o piso se curva numa rampa que sobe até o ponto B, situado à altura H acima do piso.]

a) 5,0⋅10−15{,}0 \cdot 10^{-1}

b) 5,0⋅10−25{,}0 \cdot 10^{-2}

c) 5,0⋅1015{,}0 \cdot 10^{1}

d) 5,0⋅1025{,}0 \cdot 10^{2}

(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2021 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: até que altura o bloco sobe depois que a mola o empurra.

Passo 1 — a energia guardada na mola. Com a deformação em metros, x = 10 cm = 0,1 m:

Eel=k x22=1000×0,122=5 JE_{\text{el}} = \frac{k\,x^2}{2} = \frac{1000 \times 0{,}1^2}{2} = 5\ \text{J}

Passo 2 — conservação da energia. Sem atrito, toda a energia elástica vira energia cinética e, na altura máxima (onde o bloco para por um instante), vira energia potencial gravitacional:

m g H=5  ⇒  H=51×10m\,g\,H = 5 \;\Rightarrow\; H = \frac{5}{1 \times 10}

H=0,5 m=5,0⋅10−1 mH = 0{,}5\ \text{m} = 5{,}0 \cdot 10^{-1}\ \text{m}

⚠️ A armadilha: usar a deformação em centímetros (x = 10) na energia elástica. A energia fica 10 000 vezes maior e a altura sai absurda. Antes de qualquer conta, passe tudo para o SI.

A ideia em uma frase: sem atrito, a energia da mola comprimida, kx²/2, vira mgH no ponto mais alto.

Resposta: alternativa A (5,0⋅10−15{,}0 \cdot 10^{-1} m).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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