UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 1 de Física

Gabarito 21Energia — pêndulo simples: conservação da energia, trabalho do peso e períodoVestibular de Verão · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 1 de Física do UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos)

Enunciado em texto

Em um experimento, um pêndulo que é constituído por um corpo de massa M0M_0 e por um fio inextensível de comprimento L0L_0 é levado a movimentar-se quando sua massa é abandonada de uma altura H0H_0 medida em relação à posição de equilíbrio desse pêndulo. Despreze a resistência do ar, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

(01) A energia mecânica total do sistema se conserva durante o movimento pendular.

(02) O período de oscilação do pêndulo é de 2πL0M0g2\pi\sqrt{\frac{L_0}{M_0 g}}.

(04) A variação da energia potencial gravitacional entre a posição inicial do movimento e a posição de equilíbrio do pêndulo é de −M0gH0-M_0 g H_0.

(08) A energia cinética da massa M0M_0, na posição de equilíbrio, é máxima e vale 12M0gH0\frac{1}{2}M_0 g H_0.

(16) O trabalho realizado pela força peso para levar o corpo de massa M0M_0 da posição inicial do movimento até a posição de equilíbrio do pêndulo é de M0gH0M_0 g H_0.

(Enunciado: Vestibular UEM 2013 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar afirmações sobre a energia e o período do pêndulo.

(01) Verdadeira. Sem resistência do ar, só o peso realiza trabalho (a tração é sempre perpendicular à velocidade): a energia mecânica se conserva.

(02) Falsa. O período (para pequenas oscilações) não depende da massa:

T=2πL0gT = 2\pi\sqrt{\frac{L_0}{g}}

(04) Verdadeira. O corpo desce H0H_0:

ΔEp=M0 g (0−H0)\Delta E_p = M_0\,g\,(0 - H_0)

ΔEp=−M0 g H0\Delta E_p = -M_0\,g\,H_0

(08) Falsa. A energia cinética é máxima no ponto mais baixo, sim, mas toda a energia potencial perdida vira cinética:

Ec=M0 g H0E_c = M_0\,g\,H_0

sem o fator 1/2.

(16) Verdadeira. τpeso=−ΔEp=M0 g H0\tau_{\text{peso}} = -\Delta E_p = M_0\,g\,H_0 (positivo: o peso “ajuda” a descida).

⚠️ A armadilha: na (08), escrever o 1/2 da fórmula 12mv2\frac{1}{2}mv^2 no lugar errado: a energia cinética no ponto baixo é mgHmgH inteira.

A ideia em uma frase: no pêndulo sem atrito, a energia potencial perdida, MgH, vira toda cinética; e o período não depende da massa.

Resposta: soma 21 (01 + 04 + 16).

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

Outras questões de Física do UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos)

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos) →

Mais questões de Trabalho e energia, de todas as bancas, resolvidas passo a passo. Ver todos os assuntos →