UEM 2024 (PAS, etapa 1) — questão 20 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: ligar a energia da combustão à energia cinética do carro, com potência constante.

(01) Verdadeira. Conferindo os átomos: carbono, $2 \times 8 = 16$ (16 CO₂); hidrogênio, $2 \times 18 = 36$ (18 H₂O); oxigênio, $25 \times 2 = 50$ e $16 \times 2 + 18 = 50$. Está balanceada.

(02) Verdadeira. A energia liberada é toda convertida em energia cinética:

$$E = 0{,}01 \times 5000\ \text{kJ} = 50\,000\ \text{J}$$

$$\frac{1000\,v^2}{2} = 50\,000 \Rightarrow v^2 = 100$$

$$v = 10\ \text{m/s}$$

(04) Verdadeira. O combustível é consumido a taxa constante e cada mol libera a mesma energia: a energia entregue por segundo, a potência, é constante.

(08) Falsa. Com potência constante $P$, a energia cinética cresce linearmente com o tempo:

$$\frac{m\,v^2}{2} = P\,t \Rightarrow v = \sqrt{\frac{2P\,t}{m}}$$

A velocidade cresce com a raiz do tempo, não linearmente.

(16) Falsa. Se $v \propto \sqrt{t}$, a velocidade aumenta cada vez mais devagar: a aceleração diminui com o tempo. (Também se vê por $P = F\,v$: com $P$ constante e $v$ crescendo, a força, e com ela a aceleração, diminui.)

⚠️ A armadilha: achar que “combustível a taxa constante” significa força constante. O que fica constante é a potência; como $P = Fv$, a força cai à medida que o carro ganha velocidade.

A ideia em uma frase: potência constante faz a energia cinética, e não a velocidade, crescer linearmente com o tempo.

Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).