UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, novembro) — questão 9 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto o carrinho anda no trecho horizontal em 2,5 s, depois de descer a rampa de 0,20 m.

Passo 1 — velocidade no pé da rampa. Sem atrito, só o peso realiza trabalho (a normal é perpendicular ao movimento), então a energia mecânica se conserva. O carrinho é solto do repouso no topo; toda a energia potencial vira cinética lá embaixo:

$$m\,g\,h = \frac{m\,v^2}{2}$$

$$v = \sqrt{2\,g\,h} = \sqrt{2 \cdot 10 \cdot 0{,}20}$$

$$v = \sqrt{4} = 2\ \text{m/s}$$

Repare que a massa (20 g) se cancela: ela não interfere na velocidade.

Passo 2 — o trecho horizontal. No plano, sem atrito, a resultante é nula (peso e normal se equilibram). Pela 1ª lei de Newton, o carrinho segue em movimento retilíneo uniforme a 2 m/s:

$$d = v\,t = 2 \cdot 2{,}5 = 5\ \text{m}$$

⚠️ A armadilha: usar a massa à toa e calcular a energia potencial, $m g h = 0{,}020 \cdot 10 \cdot 0{,}20 = 0{,}04$ J, e marcar a alternativa A: o número é o da energia em joules, não a distância. Também dá para cair na B confundindo a velocidade (2 m/s) com a distância.

A ideia em uma frase: a rampa sem atrito transforma altura em velocidade ($v = \sqrt{2gh}$); no plano sem atrito, essa velocidade se mantém constante.

Resposta: alternativa C (5 m).