UEA 2024 — questão 64 de Física

Gabarito CEnergia — conservação da energia na frenagem de um carro em descidaVestibular · Prova I · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 64 de Física do UEA 2024

Enunciado em texto

Um motorista distraído está descendo uma pista de declive acentuado com seu carro quando percebe que logo à frente há uma lombada. Assustado, o motorista inicia o processo de frenagem, de forma que o carro começa a derrapar. Derrapando, o carro diminui sua velocidade até parar pouco antes da lombada.

[Figura: três quadros de uma rampa descendo da esquerda para a direita, com uma lombada no pé. No primeiro, o carro desce rápido (traços de movimento atrás dele); no segundo, mais abaixo, derrapa (marcas de fumaça nos pneus); no terceiro, está parado logo antes da lombada.]

Suponha que, nesse processo, estavam envolvidas apenas a energia cinética do carro (Ec_{c}), a energia potencial gravitacional do carro (EP_{P}), a energia térmica dos pneus (ETp_{Tp}) e a energia térmica do asfalto da pista (ETa_{Ta}). Considerando a variação dessas grandezas, representada por Δ\Delta, desde o início da frenagem até a parada do carro, tem-se que:

(A) ΔEc=0\Delta E_{c} = 0

(B) ΔETa+ΔETp=0\Delta E_{Ta} + \Delta E_{Tp} = 0

(C) ΔEc+ΔEP+ΔETp+ΔETa=0\Delta E_{c} + \Delta E_{P} + \Delta E_{Tp} + \Delta E_{Ta} = 0

(D) ΔEc+ΔEP=0\Delta E_{c} + \Delta E_{P} = 0

(E) ΔEP=0\Delta E_{P} = 0

(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2024, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a relação correta entre as variações das quatro energias durante a frenagem.

Passo 1 — a conservação da energia. O enunciado diz que só essas quatro formas de energia estão envolvidas. A energia total não se cria nem se perde, só muda de forma. Então a soma das variações é zero:

ΔEc+ΔEP+ΔETp+ΔETa=0\Delta E_{c} + \Delta E_{P} + \Delta E_{Tp} + \Delta E_{Ta} = 0

Passo 2 — o que acontece com cada uma. O carro para: ΔEc<0\Delta E_c < 0. Ele desce a rampa: ΔEP<0\Delta E_P < 0. O atrito da derrapagem aquece pneus e asfalto: ΔETp>0\Delta E_{Tp} > 0 e ΔETa>0\Delta E_{Ta} > 0. Toda a energia mecânica perdida virou energia térmica.

Por que não as outras: (A) o carro perdeu toda a velocidade, então a energia cinética caiu; (B) pneus e asfalto esquentaram, logo a soma das térmicas é positiva; (D) seria conservação da energia mecânica, que não vale com atrito; (E) o carro desceu, então a potencial caiu.

⚠️ A armadilha: a (D), aplicar a conservação da energia mecânica por hábito. Com atrito ela falha: parte da energia vira calor, e é a energia total (mecânica + térmica) que se conserva.

A ideia em uma frase: com atrito a energia mecânica diminui, mas a energia total se conserva: o que o carro perdeu em cinética e potencial apareceu como calor em pneus e asfalto.

Resposta: alternativa C (a soma das quatro variações é zero).

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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