ENEM 2011 — questão 85 de Física
Enunciado em texto
Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:
[Figura em quatro quadros. Etapa I — “Atleta corre com a vara”: o atleta corre segurando a vara na horizontal. Etapa II — “Atleta apoia a vara no chão”: a vara está inclinada, com a ponta apoiada no chão. Etapa III — “Atleta atinge certa altura”: a vara está na vertical e o atleta está no alto, deitado sobre a ponta dela. Etapa IV — “Atleta cai em um colchão”: o atleta deitado sobre o colchão.]
Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que
a) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV.
b) a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.
c) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.
d) a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV.
e) a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III.
(Enunciado e figura: ENEM 2011, aplicação regular, Caderno 2 – Amarelo — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: a sequência de energias que leva o atleta à maior altura.
Passo 1 — a energia em cada etapa.
• Etapa I (corrida): o atleta tem velocidade: energia cinética.
• Etapa II (vara apoiada): a vara começa a se curvar e armazena energia potencial elástica, tirada da cinética.
• Etapa III (no alto): a vara se desenrola e devolve a energia, que vira energia potencial gravitacional do atleta lá em cima.
• Etapa IV (colchão): o atleta já desceu; a energia é dissipada na queda e no colchão.
Passo 2 — a condição de altura máxima. Sem perdas, a maior altura acontece quando toda a cinética da corrida (etapa I) vira potencial gravitacional no ponto mais alto (etapa III). A vara é só o “intermediário”:
Por exemplo, com m/s e , o centro de massa do atleta subiria até 5 m.
Por que não as outras: (A) e (D) põem energia potencial elástica na etapa IV, quando a vara já não está sendo usada. (B) a etapa IV é a queda no colchão, a parte mais baixa, não a da maior energia potencial gravitacional. (E) na etapa I o atleta corre no chão: o que ele tem é cinética, não potencial gravitacional; e no alto (III) a energia é gravitacional, não elástica.
⚠️ A armadilha: associar “energia potencial gravitacional” à etapa IV, por causa da queda. Quem tem a maior energia potencial gravitacional é o atleta no alto, na etapa III.
A ideia em uma frase: a velocidade da corrida, passando pela vara, vira altura: cinética na etapa I, potencial gravitacional na etapa III.
Resposta: alternativa C.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.