UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, junho) — questão 8 de Física

Gabarito AEnergia — perda de energia cinética da pedra que quica na águaPAS · 1ª etapa · Grupos XXII e XXIII · prova de 26/06/2022

Enunciado da questão 8 de Física do UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, junho) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Considere uma criança jogando uma pedra na represa do Funil. A pedra realiza vários movimentos parabólicos na hora de ir de um lugar a outro na represa, como mostra a foto. Observa-se que o espaço entre os pontos, nos quais a pedra colide com a água, diminuem à medida que a pedra vai ficando longe da criança. Considere que $m$ é a massa da pedra e $v$ o módulo da velocidade em cada ponto e que a energia cinética da pedra $K$ no ponto 1 seja $K_1 = \frac{1}{2}mv_1^2$ e que no ponto 2 seja $K_2 = \frac{1}{2}mv_2^2$ . Considere, ainda, que o momento linear da pedra seja: $p_1 = mv_1$ , no ponto 1 e $p_2 = mv_2$ , no ponto 2.

[Foto: um menino, de costas, acaba de lançar uma pedra numa represa. Uma linha pontilhada mostra a trajetória da pedra quicando na água, com pequenos arcos que vão ficando mais curtos à medida que ela se afasta. Setas indicam os pontos de impacto na água, do mais próximo ao mais distante: “Ponto 1”, “Ponto 2”, “Ponto 3” e “Ponto 4”; em cada um há uma ondulação na água.]

Com base nas informações, é CORRETO afirmar que:

A) $K_1 > K_2$

B) $K_1 < K_2$

C) $p_1 < p_2$

D) $p_1 = p_2$

(Enunciado e figura: PAS/UFLA 1ª etapa (Grupos XXII e XXIII), prova de 26/06/2022 — Universidade Federal de Lavras.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Lavras (UFLA) e à sua Coordenadoria Geral de Processos Seletivos (COPESE/UFLA).

Resolução comentada

O que a questão pede: comparar a energia cinética e o momento linear da pedra no ponto 1 e no ponto 2, dois toques seguidos na água.

Passo 1 — os pontos 1 e 2 estão na mesma altura. Os dois são toques na superfície da água, então a energia potencial gravitacional é a mesma nos dois. Qualquer diferença de energia mecânica entre eles aparece como diferença de energia cinética.

Passo 2 — cada toque na água dissipa energia. No choque com a água a pedra espirra água, forma ondas e esquenta um pouco: parte da energia cinética vai embora. Entre os toques ainda há a resistência do ar. A pedra chega ao ponto 2 com menos energia do que tinha no ponto 1:

$K_1 > K_2$

Passo 3 — a confirmação pela foto. Os saltos ficam cada vez mais curtos. Num lançamento oblíquo, o alcance cresce com o quadrado da velocidade de saída; saltos cada vez menores indicam velocidade cada vez menor.

Passo 4 — o momento linear. Como $p = mv$ e a massa não muda, velocidade menor significa momento menor:

$v_1 > v_2 \Rightarrow p_1 > p_2$

Isso elimina C ( $p_1 < p_2$ ) e D ( $p_1 = p_2$ ).

⚠️ A armadilha: pensar que, como a pedra “continua quicando”, a energia se conserva e $K_1 = K_2$ , ou que o momento linear se conserva e marcar D. O momento só se conserva para um sistema isolado; aqui a água empurra a pedra a cada toque, e a energia é dissipada.

A ideia em uma frase: a cada toque na água a pedra perde energia, e por isso os saltos encurtam: $K_1 > K_2$ e também $p_1 > p_2$ .

Resposta: alternativa A ( $K_1 > K_2$ ).

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.

UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, junho) — questão 8 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, junho)