UNITAU 2022 (verão) — questão 67 de Física

Gabarito AEnergia — potência na subida de uma rampa (P = F·v)Medicina · Vestibular de Verão
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 67 de Física do UNITAU 2022 (verão)

Enunciado em texto

A situação apresentada no texto abaixo será usada para as questões 66 e 67.

A figura abaixo mostra duas pessoas que, partindo de um mesmo plano (Terra), decidem subir uma mesma elevação, porém seguindo por caminhos diferentes. O da esquerda optou por seguir um caminho mais curto, com 30m de comprimento, porém mais íngreme. O do lado direito optou por seguir um caminho mais longo e menos íngreme, com 40m de comprimento. A distância inicial entre os 2 homens era de 50m. A fim de fazer estimativas sobre a situação apresentada, considere a elevação como sendo um triângulo retângulo perfeito com catetos de 30m e 40m, sendo a hipotenusa de 50m e que as duas pessoas chegam no ponto mais alto da elevação ao mesmo tempo.

[Figura: à esquerda, o desenho de um morro azul com uma pessoa ao pé de cada encosta; uma seta aponta para o esquema à direita, um triângulo retângulo com a base horizontal no chão medindo 50 m (a distância entre as duas pessoas, uma em cada ponta da base). O ângulo reto está no vértice de cima. O lado da esquerda, mais curto e mais inclinado, mede 30m; o lado da direita, mais longo e menos inclinado, mede 40 m.]

Considere que o caminho de 30m foi percorrido com uma velocidade constante de 3m/s, paralela ao deslocamento. O caminho menos íngreme, de 40m, foi percorrido com uma velocidade de 4m/s, também constante e paralela ao deslocamento. Adotando que o módulo da aceleração gravitacional terrestre é de 10m/s², assinale a alternativa que contém os valores CORRETOS para as potências dos dois movimentos de subida (lado esquerdo e lado direito).

a) Pesquerdo=2,16P_{\text{esquerdo}} = 2{,}16kW e Pdireito=1,92P_{\text{direito}} = 1{,}92kW.

b) Pesquerdo=1,82P_{\text{esquerdo}} = 1{,}82kW e Pdireito=2,46P_{\text{direito}} = 2{,}46kW.

c) Pesquerdo=4,30P_{\text{esquerdo}} = 4{,}30kW e Pdireito=3,70P_{\text{direito}} = 3{,}70kW.

d) Pesquerdo=3,40P_{\text{esquerdo}} = 3{,}40kW e Pdireito=4,60P_{\text{direito}} = 4{,}60kW.

e) Pesquerdo=4,16P_{\text{esquerdo}} = 4{,}16kW e Pdireito=3,92P_{\text{direito}} = 3{,}92kW.

(Enunciado e figura: Vestibular de Verão UNITAU 2022, Medicina — Universidade de Taubaté.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Taubaté (UNITAU).

Resolução comentada

O que a questão pede: a potência de cada pessoa na subida. A questão não repete as massas; usamos as da questão 66 (90 kg na esquerda, 80 kg na direita), que é o que leva às alternativas.

Passo 1 — as forças. Subindo com velocidade constante, cada um faz uma força igual à componente do peso ao longo da rampa. A altura do morro é 24 m (veja a questão 66), e daí:

Fesq=900⋅2430=720 NF_{\text{esq}} = 900 \cdot \frac{24}{30} = 720\ \text{N}

Fdir=800⋅2440=480 NF_{\text{dir}} = 800 \cdot \frac{24}{40} = 480\ \text{N}

Passo 2 — a potência. Com força e velocidade na mesma direção, P=F vP = F\,v:

Pesq=720⋅3=2 160 W=2,16 kWP_{\text{esq}} = 720 \cdot 3 = 2\,160\ \text{W} = 2{,}16\ \text{kW}

Pdir=480⋅4=1 920 W=1,92 kWP_{\text{dir}} = 480 \cdot 4 = 1\,920\ \text{W} = 1{,}92\ \text{kW}

Conferindo pelo tempo: os dois levam 10 s (30/3 e 40/4, coerente com “chegam ao mesmo tempo”). Potência é energia sobre tempo: mgh/tmgh/t dá 21 600/10=2 16021\,600/10 = 2\,160 W e 19 200/10=1 92019\,200/10 = 1\,920 W.

⚠️ A armadilha: multiplicar o peso inteiro pela velocidade (900⋅3=2,7900 \cdot 3 = 2{,}7 kW e 800⋅4=3,2800 \cdot 4 = 3{,}2 kW). O peso é vertical e a velocidade é ao longo da rampa: só a componente vertical da velocidade (ou só a componente do peso ao longo da rampa) entra na conta.

A ideia em uma frase: potência é força vezes velocidade na mesma direção — ou, igualmente, o ganho de energia potencial dividido pelo tempo da subida.

Resposta: alternativa A (2,16 kW e 1,92 kW).

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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