UFLA 2023 (PAS, 1ª etapa) — questão 11 de Física
Enunciado em texto
Uma partícula se movimenta em uma dimensão com variação da energia potencial, o que pode ser representado por meio do gráfico linear a seguir:
[Gráfico: eixo vertical U(x) (J) e eixo horizontal x (m), sem valores numéricos; no eixo x estão marcadas as posições A, B, C e D, com A e B bem próximas. Da origem até A, U é constante num nível baixo. De A a B, U sobe em linha reta, muito íngreme, até um nível alto. De B a C, U é constante nesse nível alto (trecho mais longo). De C a D, U desce em linha reta, com inclinação bem mais suave que a de A a B, até um nível intermediário (acima do nível inicial). O gráfico termina em D.]
A partir dessas informações e considerando que a força pode ser representada pela variação da energia em função da posição, assinale a alternativa que contenha a ordem do módulo da maior força (F) para a menor força de acordo com as regiões apresentadas no gráfico.
A)
B)
C)
D)
(Enunciado e figura: PAS/UFLA 1ª etapa (Grupo XXV, triênio 2024–2026), prova de 03/12/2023 — 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: ordenar, do maior para o menor, o módulo da força nas regiões AB, BC e CD do gráfico de energia potencial.
Passo 1 — força e energia potencial. A força conservativa está ligada à rapidez com que a energia potencial muda com a posição:
Num gráfico U × x feito de retas, o módulo da força em cada trecho é o módulo da inclinação da reta. (O sinal de menos diz o sentido: a força aponta para onde U diminui.) Não importa se U é alto ou baixo; importa o quanto ele varia por metro.
Passo 2 — trecho a trecho.
AB: a reta sobe muito, numa distância muito curta (A e B são quase vizinhos). Inclinação enorme: a maior força.
CD: a reta desce menos do que AB subiu e numa distância bem maior. Inclinação moderada: força intermediária.
BC: U constante, reta horizontal, inclinação zero: .
Medindo na figura: o gráfico não tem números, mas as proporções do desenho bastam. A subida de A a B é mais que o dobro da descida de C a D, e acontece numa distância horizontal cerca de 2,5 vezes menor. A inclinação de AB sai umas 5 vezes maior que a de CD, o que descarta a igualdade da alternativa D.
⚠️ A armadilha: confundir o valor da energia com a força. BC é onde U é maior, mas é justamente onde a força é zero; quem ordena pela altura do gráfico põe BC em primeiro e cai na alternativa B. A força depende da inclinação, não da altura do gráfico.
A ideia em uma frase: a força é a inclinação (com sinal trocado) do gráfico de energia potencial: trecho íngreme, força grande; trecho plano, força nula.
Resposta: alternativa A ().
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.
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