Santa Casa 2023 — questão 63 de Física
Enunciado em texto
A figura representa um pêndulo simples que oscila em um plano vertical entre os pontos X e Z, passando por Y, ponto mais baixo de sua trajetória.
[Figura: um pêndulo preso a um suporte horizontal. A esfera aparece nas posições extremas X (à esquerda) e Z (à direita), na mesma altura; uma linha tracejada vertical, a partir do ponto de suspensão, marca a posição mais baixa Y; um arco tracejado liga X, Y e Z.]
No gráfico, estão representadas as energias potencial gravitacional, cinética e mecânica desse pêndulo, em função de sua posição e em relação ao nível do ponto Y.
[Gráfico: Energia em função da Posição, com X, Y e Z marcados no eixo horizontal (Y no meio). Linha azul: vale zero em X e em Z e é máxima em Y (arco voltado para baixo). Linha marrom: é máxima em X e em Z e vale zero em Y (arco voltado para cima). Linha vermelha: horizontal, constante, na altura dos máximos das outras duas. As linhas azul e marrom se cruzam a meia altura.]
Desprezando as forças dissipativas, as linhas azul, marrom e vermelha indicam, respectivamente, as energias
(A) cinética, mecânica e potencial gravitacional.
(B) cinética, potencial gravitacional e mecânica.
(C) potencial gravitacional, mecânica e cinética.
(D) mecânica, cinética e potencial gravitacional.
(E) potencial gravitacional, cinética e mecânica.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2023, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: identificar qual curva é a energia cinética, qual é a potencial gravitacional e qual é a mecânica.
Passo 1 — a energia mecânica é constante. Sem forças dissipativas, a energia mecânica se conserva: o gráfico dela é uma reta horizontal. É a linha vermelha.
Passo 2 — a energia potencial gravitacional. Ela vale , com a altura medida a partir do nível de Y. Em Y a altura é zero (Ep = 0); em X e Z, os pontos mais altos, Ep é máxima. É a linha marrom.
Passo 3 — a energia cinética. Em X e Z o pêndulo para e volta (v = 0, Ec = 0); em Y, o ponto mais baixo, ele passa com a maior velocidade (Ec máxima). É a linha azul.
Conferindo: em qualquer posição, azul + marrom tem de dar a vermelha. Em Y: máximo + 0; em X e Z: 0 + máximo; no cruzamento, metade + metade.
⚠️ A armadilha: a alternativa E, trocando cinética com potencial. Lembre: o pêndulo é mais rápido embaixo (Ec máxima em Y) e mais alto nas pontas (Ep máxima em X e Z).
A ideia em uma frase: sem atrito, a energia mecânica é uma reta horizontal, e cinética e potencial trocam de lugar: uma sobe quando a outra desce.
Resposta: alternativa B (cinética, potencial gravitacional e mecânica).
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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