Unisa 2023 — questão 36 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta energia elástica a lona guardava no ponto mais baixo ($h_0$), sabendo até onde o atleta sobe.

Passo 1 — os dois momentos que interessam. No ponto mais baixo ($h_0$), a lona está esticada ao máximo e o atleta está parado por um instante (ele para de descer e vai começar a subir): toda a energia está na lona, como energia potencial elástica. No ponto mais alto de um salto vertical, o atleta também está parado por um instante: toda a energia é potencial gravitacional.

Passo 2 — conservação da energia. Sem resistência do ar, e com o atleta usando “apenas o impulso fornecido pelo trampolim” (sem gastar energia dos músculos), a energia mecânica se conserva. Tomando $h_0$ como nível zero:

$$E_{\text{elástica}} = m\,g\,h$$

$$E_{\text{elástica}} = 70 \times 10 \times 6 = 4\,200\ \text{J}$$

⚠️ A armadilha: achar que faltam dados, como a constante elástica da lona ou quanto ela afundou, para usar $kx^2/2$. Não é preciso: a energia elástica inteira vira altura, e a altura foi dada. Outro cuidado é medir os 6 m a partir do ponto certo: a questão já mede a partir do ponto mais baixo, onde estava a energia elástica.

A ideia em uma frase: do ponto mais baixo (parado) ao mais alto (parado), a energia elástica da lona vira inteira energia potencial gravitacional: E = mgh.

Resposta: alternativa C (4 200 J).