UPE 2021 (SSA 1) — questão 30 de Física

Enunciado em texto
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade .
Em uma empresa de logística e distribuição de produtos por compras “on-line”, foram montadas duas rampas lisas, conforme a figura abaixo. A rampa mais íngreme, rampa A, é utilizada para pacotes de 2,5 kg, e a menos íngreme, rampa B, é utilizada para pacotes de 5,0 kg. Dois pacotes são abandonados do repouso de uma altura = 3,5 m e recolhidos em = 1,0 m acima do nível do solo, conforme ilustra a figura a seguir. Obtenha a razão entre as velocidades do pacote mais pesado em relação ao leve na altura .
[Figura: duas rampas triangulares sobre o solo. A rampa A, estreita e íngreme, tem um pacote pequeno no topo; a rampa B, larga e menos íngreme, tem um pacote maior no topo. Os dois topos estão na mesma altura (linha pontilhada); uma segunda linha pontilhada marca a altura acima do solo.]
A) 1
B) 2
C) 4
D) 5
E) 8
(Enunciado e figura: SSA 1 — UPE 2021, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a razão entre a velocidade do pacote de 5,0 kg (rampa B) e a do pacote de 2,5 kg (rampa A), ambos na altura de 1,0 m.
Passo 1 — conservação da energia mecânica. As rampas são lisas: as únicas forças são o peso (conservativo) e a normal (perpendicular ao movimento, não realiza trabalho). Então a energia potencial perdida vira energia cinética:
Passo 2 — a massa cancela. Dividindo os dois lados por :
A velocidade não depende da massa nem da inclinação da rampa, só do desnível. Os dois pacotes descem o mesmo desnível de 2,5 m.
Conferindo: a rampa mais íngreme faz o pacote acelerar mais, mas por um caminho mais curto; a menos íngreme acelera menos por um caminho mais longo. Os efeitos se compensam exatamente: o que muda é o tempo de descida, não a velocidade ao fim do mesmo desnível.
⚠️ A armadilha: achar que o pacote com o dobro da massa chega com o dobro da velocidade (alternativa B), ou que a razão das energias cinéticas (que é 2, porque a massa dobra) é a razão das velocidades.
A ideia em uma frase: sem atrito, : mesmo desnível, mesma velocidade, qualquer que seja a massa ou a inclinação da rampa.
Resposta: alternativa A (razão igual a 1).
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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