PUC-Rio 2023 (Grupo 2) — questão 21 de Física
Enunciado em texto
Um objeto de peso 40 N se move no espaço fazendo uma trajetória curva sob a ação apenas de duas forças: seu próprio peso e uma força conservativa F de módulo constante. Em sua trajetória, as alturas verticais inicial e final são, respectivamente, 1,0 m e 3,0 m.
Sabendo que as velocidades inicial e final têm o mesmo módulo, calcule, em joules, o trabalho total realizado pela força F sobre a partícula ao longo dessa trajetória.
(A) 1,0
(B) 2,0
(C) 4,0
(D) 40,0
(E) 80,0
Dado:
(Enunciado: Vestibular PUC-Rio 2023, Grupo 2 — PUC-Rio.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio).
Resolução comentada
O que a questão pede: o trabalho da força F.
Passo 1 — teorema da energia cinética. As velocidades inicial e final têm o mesmo módulo, então a energia cinética não mudou e o trabalho total é zero:
Passo 2 — trabalho do peso. O peso só depende do desnível. O objeto sobe 2,0 m, e o peso trabalha contra:
Passo 3 — trabalho de F.
A forma da trajetória não importa: o peso é conservativo e o resultado só depende das alturas inicial e final.
⚠️ A armadilha: usar só uma das alturas no lugar do desnível. Com 1,0 m, daria 40 J (alternativa D); com 3,0 m, 120 J. O que conta é a diferença, 3,0 − 1,0 = 2,0 m.
A ideia em uma frase: se a energia cinética não muda, o trabalho de F cancela exatamente o trabalho do peso.
Resposta: alternativa E (80 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.
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