FAMECA 2016 — questão 37 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia potencial no topo (740 m) e a energia cinética ao chegar ao solo (a 75 m/s).

Passo 1 — energia potencial no ponto mais alto. Com m = 10 g = 0,010 kg:

$$E_p = m\,g\,h = 0{,}010 \times 10 \times 740$$

$$E_p = 74\ \text{J}$$

Passo 2 — energia cinética no solo. O texto diz que a bala chega à velocidade máxima de 75 m/s:

$$E_c = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{0{,}010 \times 75^2}{2}$$

$$E_c = \frac{0{,}010 \times 5\,625}{2} \approx 28\ \text{J}$$

Por que as duas são diferentes: se não houvesse ar, toda a energia potencial viraria cinética e a bala chegaria com 74 J (cerca de 122 m/s). Mas o ar freia a bala, que atinge uma velocidade-limite de 75 m/s; os cerca de 46 J que faltam viram calor por causa da resistência do ar.

⚠️ A armadilha: usar conservação da energia mecânica e marcar 74 e 74 (alternativa E). O texto dá a velocidade real de chegada justamente porque a energia mecânica não se conserva aqui.

A ideia em uma frase: calcule cada energia com os dados do seu ponto: mgh no topo e mv²/2 com a velocidade real no solo; a diferença é o que o ar dissipou.

Resposta: alternativa B (74 J e 28 J).