UNIFIMES 2024 (Trindade, 1º semestre) — questão 37 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia mecânica (potencial gravitacional + cinética) do drone carregado, a 12 000 m de altitude e a 250 m/s.

Passo 1 — o referencial. A energia mecânica é nula no chão, parado: então a altura é medida a partir do nível do mar e a massa a usar é a total, 4 000 kg (3 500 kg do drone + 500 kg de carga).

Passo 2 — energia potencial gravitacional.

$$E_p = m g h = 4000 \cdot 10 \cdot 12000$$

$$E_p = 4{,}8 \times 10^{8}\ \text{J}$$

Passo 3 — energia cinética.

$$E_c = \frac{m v^2}{2} = \frac{4000 \cdot 250^2}{2}$$

$$E_c = 1{,}25 \times 10^{8}\ \text{J}$$

Passo 4 — somar.

$$E_m = 4{,}8 \times 10^{8} + 1{,}25 \times 10^{8}$$

$$E_m \approx 6{,}0 \times 10^{8}\ \text{J}$$

⚠️ A armadilha: usar só a massa do drone vazio (3 500 kg): dá cerca de $5{,}3 \times 10^{8}$ J, que puxa para a alternativa E. Ou contar só a energia potencial ($4{,}8 \times 10^{8}$ J, perto da D). O enunciado diz que a massa total é 4 000 kg e pede a energia mecânica, que soma as duas parcelas.

A ideia em uma frase: energia mecânica é a potencial mais a cinética, cada uma calculada com a massa total que está voando.

Resposta: alternativa C ($6{,}0 \times 10^{8}$ J).