Provão Paulista 2024 (3ª série, 2ª aplicação) — questão 27 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia mecânica da rocha no ponto Q, tomando o ponto R (o pé da montanha) como nível zero de altura.

Passo 1 — a massa em kg: 1,5 tonelada = 1 500 kg. A “aceleração de 10 m/s²” que a gravidade confere é o próprio g = 10 m/s².

Passo 2 — a energia cinética em Q, onde a velocidade é 10 m/s:

$$E_c = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{1\,500 \times 10^2}{2}$$

$$E_c = 75\,000\ \text{J} = 75\ \text{kJ}$$

Passo 3 — a energia potencial gravitacional em Q, que está 20 m acima de R:

$$E_p = m\,g\,h = 1\,500 \times 10 \times 20$$

$$E_p = 300\,000\ \text{J} = 300\ \text{kJ}$$

Passo 4 — a energia mecânica é a soma das duas:

$$E_m = 75 + 300 = 375\ \text{kJ}$$

⚠️ A armadilha: calcular só uma das parcelas: só a potencial dá 300 kJ, e só a cinética, 75 kJ; nenhum dos dois valores está entre as alternativas, o que é um bom aviso de que falta somar. Outra: esquecer de passar tonelada para quilograma.

A ideia em uma frase: energia mecânica é cinética mais potencial, com a altura medida a partir do nível de referência escolhido (aqui, R).

Resposta: alternativa D (375 kJ).