FAMECA 2015 — questão 37 de Física
Enunciado em texto
Quando um objeto é pendurado em uma mola helicoidal presa em um travessão horizontal, o equilíbrio se dá no ponto M (figura 1). O objeto é então deslocado até o ponto I (figura 2), de onde é abandonado a partir do repouso, passando a oscilar entre os pontos I e S (figura 3).
[Figuras: 1 — objeto pendurado na mola, em equilíbrio no ponto M; 2 — o mesmo objeto puxado para baixo, com a mola mais esticada, no ponto I; 3 — o objeto oscilando entre o ponto S, mais alto, e o ponto I, mais baixo, com setas para cima e para baixo.]
Considerando que nesse processo a energia mecânica se conserva, os valores máximos das energias cinética, potencial gravitacional e potencial elástica ocorrem, respectivamente, nos pontos
(A) I, M e S.
(B) S, M e I.
(C) M, S e I.
(D) M, I e S.
(E) I, S e M.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMECA 2015, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: onde cada energia é máxima durante a oscilação.
Passo 1 — energia cinética. Nos extremos I e S o objeto para por um instante (v = 0). A velocidade é máxima no ponto de equilíbrio, onde a resultante é zero e ele deixa de acelerar: M.
Passo 2 — energia potencial gravitacional. Depende só da altura. O ponto mais alto da oscilação é S.
Passo 3 — energia potencial elástica. Depende da deformação da mola, . A mola está mais esticada quando o objeto está mais baixo: I. (Em S a mola está menos deformada que em I: em M ela já estava esticada por causa do peso, e S fica acima de M só a mesma distância que I fica abaixo.)
⚠️ A armadilha: pensar que a energia potencial (seja qual for) é máxima nos dois extremos. A gravitacional e a elástica variam em sentidos opostos: subindo, ganha-se gravitacional e perde-se elástica.
A ideia em uma frase: cinética máxima no equilíbrio, gravitacional máxima no ponto mais alto, elástica máxima onde a mola está mais esticada.
Resposta: alternativa C (M, S e I).
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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