USCS 2022 (2º semestre) — questão 37 de Física
Enunciado em texto
No “ataque de fundo” de jogos de voleibol, o atleta, que se encontra na parte de trás da quadra, corre no sentido da rede, salta lançando o corpo para a frente e, no ponto mais alto de sua trajetória, golpeia a bola com a mão, impulsionando-a para baixo, no sentido do campo adversário. A imagem mostra uma atleta enquanto realizava um desses ataques.
[Foto: jogadora de vôlei no ar, com o corpo inclinado para a frente e o braço erguido para golpear a bola, num ginásio; outras jogadoras na quadra e a rede à direita.]
(http://rencontrezone.com)
Desprezando a resistência do ar, a energia liberada pelos músculos da atleta e a energia transferida para a bola, durante o tempo em que essa atleta ficou em suspensão nesse ataque, não ocorreu variação
(A) de sua energia cinética.
(B) de sua energia potencial gravitacional.
(C) do produto da sua energia cinética pela sua energia potencial gravitacional.
(D) da razão entre suas energias cinética e potencial gravitacional.
(E) da soma das suas energias cinética e potencial gravitacional.
(Enunciado e figura: Vestibular USCS 2022 (2º semestre), Medicina, Prova II — USCS/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Municipal de São Caetano do Sul (USCS) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: que grandeza de energia fica constante enquanto a atleta está no ar, desprezadas as trocas de energia com o ar, com os músculos e com a bola.
Passo 1 — as forças no voo. Sem resistência do ar e sem contar a bola, a única força sobre a atleta no ar é o peso, que é uma força conservativa.
Passo 2 — a consequência. Quando só forças conservativas realizam trabalho, a energia mecânica se conserva:
Passo 3 — o que varia. As parcelas mudam: na subida a atleta perde velocidade (a energia cinética diminui) e ganha altura (a potencial aumenta); na descida acontece o contrário. O que uma perde a outra ganha, e a soma fica igual.
Por que não as outras: (A) e (B) cada parcela varia, como visto acima. (C) e (D) produto e razão de duas grandezas que variam em sentidos opostos não ficam constantes; só a soma se mantém. Exemplo: se passa de 3 para 2 e de 1 para 2 (soma 4 nos dois casos), o produto vai de 3 para 4 e a razão de 3 para 1.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, pensando que “sem perdas” a velocidade não muda. A atleta sobe e desce: o peso freia e depois acelera o movimento vertical, então a energia cinética varia.
A ideia em uma frase: só com o peso agindo, a energia cinética e a potencial trocam entre si, mas a soma delas, a energia mecânica, fica constante.
Resposta: alternativa E (a soma das energias cinética e potencial gravitacional).
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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