PUC-Rio 2024 (Grupo 1) — questão 6 de Física
Enunciado em texto
Uma partícula é lançada ao longo da horizontal na direção de um loop com uma velocidade inicial , como mostrado na Figura. Devido ao atrito com a pista, ao chegar no topo da trajetória, metade da energia mecânica foi dissipada na forma de calor.
[Figura: um pequeno bloco sobre uma pista horizontal, com velocidade para a direita, em direção a um loop circular de raio R que começa tangente à pista. A gravidade g aponta para baixo.]
Sabendo-se que a partícula tem exatamente a energia necessária para não descolar do loop no ponto mais alto, a velocidade é dada por
(A) 10 g R
(B)
(C)
(D) 2 R/g
(E) 2 g/R
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-Rio 2024, Grupo 1 — 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: a velocidade inicial .
Passo 1 — a condição no topo. “Exatamente a energia necessária para não descolar” significa que, no topo, a normal da pista é zero e só o peso faz a força centrípeta:
Passo 2 — energia mecânica no topo. Tomando a pista horizontal como nível zero, o topo está a 2R de altura:
Passo 3 — metade foi dissipada. A energia no topo é metade da inicial, então a inicial é o dobro:
⚠️ A armadilha: esquecer a energia dissipada e igualar a energia inicial à do topo: daria , a alternativa C, que é o resultado clássico do loop sem atrito. As alternativas A, D e E nem têm unidade de velocidade.
A ideia em uma frase: no limite de descolar, o peso é a centrípeta no topo; com metade da energia perdida, a energia inicial é o dobro da do topo.
Resposta: alternativa B ().
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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