FMJ 2024 — questão 53 de Física

Enunciado em texto
O gráfico mostra o decaimento percentual da energia cinética de um projétil disparado por um rifle AK47, em relação a energia cinética com que saiu da arma, em função do deslocamento x na água.
[Gráfico: no eixo vertical, “Atenuação da energia cinética”, com marcas 1,00; 0,72; 0,56; 0,40; 0,27; 0,17; 0,09; 0,03 e 0,00. No eixo horizontal, x (m), com marcas 0,0; 0,1; 0,3; 0,7; 1,1; 1,7; 2,3 e 3,0. As escalas dos dois eixos não são uniformes, e há linhas tracejadas de grade nas marcas. A curva vermelha parte de 1,00 em x = 0, passa perto de 0,72 em x = 0,1 m e exatamente pelo cruzamento de x = 0,3 m com 0,40, e continua caindo, cada vez mais devagar perto do fim, até quase 0,00 em x = 3,0 m.]
(https://cref.if.ufrgs.br. Adaptado.)
Sabendo que o projétil disparado pelo rifle AK-47 tem massa de 8,0 g e que saiu da arma com velocidade de 700 m/s, o módulo do trabalho realizado pela força de resistência da água sobre esse projétil, entre o instante em que saiu da arma e o instante em que se encontrava a 0,30 m dela, é, aproximadamente,
(A) J.
(B) J.
(C) J.
(D) J.
(E) J.
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2024, Medicina, Prova II — FMJ/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Jundiaí (FMJ) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto de energia a água tirou do projétil nos primeiros 0,30 m, ou seja, o trabalho da força de resistência nesse trecho.
Passo 1 — a energia cinética na saída da arma, com a massa em kg (8,0 g = 0,008 kg):
Passo 2 — ler o gráfico. O eixo vertical dá a fração da energia inicial que ainda resta: começa em 1,00 (100%) e vai caindo. Em x = 0,30 m, a curva está em 0,40, ou seja, sobram 40% da energia:
Passo 3 — teorema da energia cinética. A resistência da água é a força que freia o projétil (desprezando a variação de altura nesse trecho curto), então o trabalho dela é a variação da energia cinética:
O trabalho é negativo (a força é contrária ao movimento), e o módulo é J.
Atalho: a água tirou da energia inicial: J.
⚠️ A armadilha: tomar o 0,40 como a fração perdida: J, que é a alternativa C. Mas 784 J é a energia que o projétil ainda tem em 0,30 m. Outra: responder a energia inicial inteira, 1 960 J (alternativa E), como se o projétil parasse em 0,30 m.
A ideia em uma frase: o trabalho da força que freia é a energia cinética que se perdeu: começa com 1 960 J, fica com 40%, então perdeu 60%.
Resposta: alternativa A ( J).
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.