UEM 2024 (PAS, etapa 1) — questão 16 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: fazer o balanço de energia de um bloco que sobe uma rampa com atrito.

(01) Verdadeira.

$$E_c = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{2 \times 5^2}{2} = 25\ \text{J}$$

(02) Falsa. A energia cinética inicial se divide entre o ganho de energia potencial e a energia dissipada pelo atrito:

$$E_c = \Delta E_p + |\tau_{at}|$$

O ganho de potencial é igual à energia cinética inicial menos a parte dissipada, não ao trabalho do atrito.

(04) Verdadeira. O atrito é sempre oposto ao deslizamento: força e deslocamento têm sentidos opostos, e o trabalho é negativo.

(08) Falsa. O atrito dissipa energia (em calor): a energia mecânica diminui ao longo da subida.

(16) Verdadeira. O princípio geral da conservação da energia vale, desde que se conte a energia dissipada pelo atrito. Com o bloco percorrendo $d = h/\text{sen}\,30^{\circ} = 2h$ na rampa:

$$25 = m\,g\,h + f\,d = 20\,h + 1 \times 2h$$

$$h = \frac{25}{22} \approx 1{,}14\ \text{m}$$

(usando $g = 10$ m/s²).

⚠️ A armadilha: na (08), aplicar a conservação da energia mecânica com atrito presente. Sem atrito, o bloco subiria até 1,25 m; com atrito, para antes.

A ideia em uma frase: com atrito, energia cinética inicial = energia potencial ganha + energia dissipada pelo atrito.

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