UFRGS 2016 — questão 9 de Física

Enunciado em texto
Na figura abaixo, está representada a trajetória de um projétil lançado no campo gravitacional terrestre, com inclinação em relação ao solo. A velocidade de lançamento é , onde e são, respectivamente, as componentes horizontal e vertical da velocidade .
[Figura: eixos y (m), vertical, e x (m), horizontal. A partir da origem 0 sai o vetor , inclinado do ângulo com o eixo x; linhas tracejadas mostram suas componentes (no eixo x) e (no eixo y). A trajetória, desenhada com pontos, é uma parábola que sobe a partir da origem, atinge um ponto mais alto e volta ao eixo x mais à direita.]
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Considerando a energia potencial gravitacional igual a zero no solo e desprezando a resistência do ar, as energias cinética e potencial do projétil, no ponto mais alto da trajetória, valem, respectivamente, ........ e ........ .
(A) zero –
(B) zero –
(C) –
(D) –
(E) –
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2016, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a energia cinética e a energia potencial do projétil no topo da trajetória.
Passo 1 — a velocidade no topo. Sem resistência do ar, a componente horizontal da velocidade não muda (nenhuma força horizontal). No topo, a componente vertical é zero. Sobra só :
Passo 2 — a energia potencial pela conservação. A energia mecânica se conserva. No lançamento, a energia potencial é zero e a cinética é . Como (as componentes são perpendiculares):
Conferindo: a altura máxima é ; então . Bate.
⚠️ A armadilha: achar que no topo o projétil "para" e marcar energia cinética zero (alternativas A e B). Só a componente vertical zera; a horizontal continua lá.
A ideia em uma frase: no topo, a cinética é a da componente horizontal e a potencial é exatamente a cinética que a componente vertical tinha no lançamento.
Resposta: alternativa D ( e ).
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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