UFRGS 2018 — questão 7 de Física

Gabarito CEnergia — trabalho do peso (força conservativa)Concurso Vestibular · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 7 de Física do UFRGS 2018

Enunciado em texto

A figura mostra três trajetórias, 1, 2 e 3, através das quais um corpo de massa m, no campo gravitacional terrestre, é levado da posição inicial i para a posição final f, mais abaixo.

[Gráfico: eixos x (horizontal) e y (vertical). O ponto i fica no alto, à esquerda, e o ponto f embaixo, à direita. A trajetória 2 é um segmento de reta de i até f; a trajetória 3 é uma curva por cima da reta (convexa para cima); a trajetória 1 é uma curva por baixo da reta (côncava para cima). Setas indicam o sentido de i para f.]

Sejam W1W_1, W2W_2 e W3W_3, respectivamente, os trabalhos realizados pela força gravitacional nas trajetórias mostradas.

Assinale a alternativa que correlaciona corretamente os trabalhos realizados.

(A) W1<W2<W3W_1 < W_2 < W_3

(B) W1<W2=W3W_1 < W_2 = W_3

(C) W1=W2=W3W_1 = W_2 = W_3

(D) W1=W2>W3W_1 = W_2 > W_3

(E) W1>W2>W3W_1 > W_2 > W_3

(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2018, 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: comparar o trabalho do peso nos três caminhos de i até f.

Passo 1 — o trabalho do peso depende só do desnível. O peso é vertical; só o deslocamento vertical conta. Em qualquer caminho, somando os trechinhos, sobra:

W=m g (yi−yf)W = m\,g\,(y_i - y_f)

Passo 2 — comparar. As três trajetórias começam no mesmo i e terminam no mesmo f: o desnível é o mesmo. Logo:

W1=W2=W3W_1 = W_2 = W_3

É isso que quer dizer “o peso é uma força conservativa”: o trabalho dele não depende do caminho.

⚠️ A armadilha: achar que o caminho mais longo (a curva 3) ou o mais “inclinado” no começo (a curva 1) muda o trabalho. O caminho muda o trabalho do atrito, se houver, mas não o do peso.

A ideia em uma frase: trabalho do peso = mg × desnível: mesmo ponto de partida e de chegada, mesmo trabalho, por qualquer caminho.

Resposta: alternativa C (W1=W2=W3W_1 = W_2 = W_3).

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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