Simulado FUVEST 2027 — questão 52 de Física

Gabarito DMecânica — energia e forças dissipativasSimulado 1ª ed. · Caderno S1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 52 de Física do Simulado FUVEST 2027

Enunciado em texto

Nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2026, a alemã Julia Taubitz ganhou a medalha de ouro no esporte Luge individual feminino com a volta mais rápida de 52,55 s e estimativa de velocidade, na linha de chegada, de 119,4 km/h. A competição ocorreu na pista artificial Eugenio Monti, ilustrada a seguir, a qual tem extensão de 1200 m na prova feminina, altitude da largada de 1321 m e altitude de chegada de 1254 m. A atleta, que tem 65 kg, inicia a prova, partindo do repouso, sentada em um pequeno trenó de 23 kg. Inicialmente, ela usa a força do corpo para produzir impulso e ganhar velocidade, percorrendo a pista em declive até a linha de chegada.

Usando o movimento de queda livre como referência, qual o porcentual estimado de perda de energia cinética provocado pelas forças não conservativas que atuam no conjunto atleta e trenó entre a linha de largada e a de chegada?

(A) Inferior a 5%.

(B) Igual ou superior a 5%, mas inferior a 10%.

(C) Igual ou superior a 10%, mas inferior a 15%.

(D) Igual ou superior a 15%, mas inferior a 20%.

(E) Igual ou superior a 20%. Note e adote: Aceleração da gravidade: g = 10 m/s². A definição de energia cinética é a metade do produto da massa pela velocidade ao quadrado, E= mv , e da energia potencial gravitacional é o produto da massa, aceleração da gravidade e altura em relação ao nível de referência, E₁= mgℎ.

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: a fração de energia perdida pelo atrito na descida, comparada com uma descida ideal (sem perdas).

Desnível: Δh=1321−1254=67 m\Delta h=1321-1254=67\ \text{m}. Massa total: m=65+23=88 kgm=65+23=88\ \text{kg}.

Energia ideal (se não houvesse perda, toda a energia potencial viraria cinética): Eideal=mgΔh=88⋅10⋅67=58 960 JE_{ideal}=mg\Delta h=88\cdot10\cdot67=58\,960\ \text{J}.

Energia cinética real na chegada: v=119,4 km/h=33,2 m/sv=119{,}4\ \text{km/h}=33{,}2\ \text{m/s}, então Ecin=12⋅88⋅33,22≈48 400 JE_{cin}=\tfrac{1}{2}\cdot88\cdot33{,}2^{2}\approx 48\,400\ \text{J}.

Fração perdida: 58 960−48 40058 960≈0,18=18%\dfrac{58\,960-48\,400}{58\,960}\approx 0{,}18 = 18\% — está entre 15% e 20%.

Resposta: alternativa D.

Resolução em vídeo

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