São Camilo 2022 — questão 32 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta energia mecânica se perdeu (por atrito e resistência do ar) entre o alto da rampa e o chão.

Passo 1 — a energia mecânica no alto. O carrinho parte do repouso: só há energia potencial gravitacional, com m = 100 g = 0,1 kg e o chão como referência:

$$E_A = m\,g\,h = 0{,}1 \times 10 \times 0{,}2$$

$$E_A = 0{,}20\ \text{J}$$

Passo 2 — a energia mecânica no chão. Altura zero; só energia cinética:

$$E_B = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{0{,}1 \times 1^2}{2} = 0{,}05\ \text{J}$$

Passo 3 — a energia dissipada é a diferença:

$$E_{\text{diss}} = 0{,}20 - 0{,}05 = 0{,}15\ \text{J}$$

Conferindo: sem perdas, o carrinho chegaria com $v = \sqrt{2gh} = \sqrt{4} = 2$ m/s. Chegou com metade da velocidade, ou seja, com só 1/4 da energia: 3/4 de 0,20 J se perderam, 0,15 J.

⚠️ As armadilhas: responder a energia inicial, 0,20 J (alternativa B), ou a final, 0,05 J (alternativa E), em vez da diferença. E deixar a massa em gramas multiplica tudo por mil.

A ideia em uma frase: energia dissipada é a energia mecânica do início menos a do fim: aqui, mgh menos mv²/2.

Resposta: alternativa C (0,15 J).