UEM 2021 (Conhecimentos Específicos) — questão 39 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: aplicar a conservação da energia mecânica (sem atrito, a normal não realiza trabalho).

(01) Verdadeira. $E_p = mgh$, com $h$ medido a partir de um nível escolhido; só as variações de energia potencial têm significado físico absoluto.

(02) Falsa. Como a energia potencial depende do nível de referência, a energia total também depende. Escolhendo o zero acima do topo, por exemplo, a energia total seria negativa.

(04) Falsa. A velocidade final só depende da altura, mas o tempo depende do caminho: tobogãs mais longos ou com trechos mais planos no início levam mais tempo.

(08) Verdadeira.

$$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 9{,}8 \cdot 7}$$

$$v = \sqrt{137{,}2} \approx 11{,}7\ \text{m/s}$$

Isso é $11{,}7 \times 3{,}6 \approx 42$ km/h, mais que 40 km/h.

(16) Verdadeira. Toda a energia potencial perdida vira cinética:

$$E_c = mgh = 60 \cdot 9{,}8 \cdot 7$$

$$E_c = 4116\ \text{J} > 4\ \text{kJ}$$

⚠️ A armadilha: na (04), estender ao tempo o que vale para a velocidade final. A energia diz com que rapidez ela chega, não quando.

A ideia em uma frase: sem atrito, a velocidade na base é √(2gh), qualquer que seja a forma do tobogã; o tempo, não.

Resposta: soma 25 (01 + 08 + 16).