Em uma atividade de Física, uma estudante analisa a energia potencial gravitacional de uma mochila de massa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, uma estudante analisa a energia potencial gravitacional de uma mochila de massa constante próxima à superfície da Terra. Ela escolhe um nível horizontal como referência e varia apenas a altura da mochila. Para essa situação, considera-se constante a aceleração da gravidade, cujo valor é g = 9,8 m/s². A energia potencial gravitacional é calculada por Epg = m · g · h, em que m é a massa, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação ao nível de referência. Com base no texto, qual relação entre a energia potencial gravitacional da mochila e sua altura deve ser representada no gráfico de energia potencial em função da altura?
- A) Inversamente proporcional.
- B) Linear decrescente.
- C) Constante horizontal.
- D) Quadrática crescente.
- E) Linear crescente.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- A fórmula dada é Epg = m · g · h. Na situação descrita, a massa m da mochila é constante e a aceleração g = 9,8 m/s² também é constante.
- Como m e g são constantes, o produto m · g é um número fixo. Chamando esse produto de k, a fórmula fica Epg = k · h, que tem a forma de uma função de primeiro grau (y = a·x, com a = k > 0).
- Em um gráfico de Epg (eixo vertical) em função de h (eixo horizontal), essa relação é representada por uma reta que passa pela origem e tem inclinação positiva. Ou seja, a energia cresce de forma linear conforme a altura aumenta.
- Analisando as alternativas: A) Inversamente proporcional seria Epg = k/h, o que não corresponde à fórmula. B) Linear decrescente exigiria coeficiente negativo, mas m, g e h são positivos, então Epg não diminui com a altura. C) Constante horizontal indicaria que a energia não depende da altura, contrariando a fórmula. D) Quadrática crescente exigiria h elevado ao quadrado na fórmula, o que não aparece. E) Linear crescente é exatamente o que a relação Epg = k · h descreve.
- Conclusão: a alternativa correta é a E, coincidindo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Analise o gráfico e relacione as variáveis.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter confundido a relação de energia potencial com proporções inversas, como as de força gravitacional e distância ou de pressão e volume, achando que aumentar a altura diminui a energia.
Associa a ideia de que a mochila 'cai' ou perde posição a uma diminuição da energia armazenada, ignorando que a energia potencial cresce com a altura pela fórmula dada.
Por que engana: Confundir a relação linear entre energia potencial e altura com uma relação exponencial ou constante.
Acredita que, por a energia potencial ser uma propriedade do sistema, ela não variaria com a altura; ou pensa que a referência fixa torna a energia constante, sem notar que h varia no enunciado.
Supõe que a energia cresce com o quadrado da altura, talvez por confundir com a energia cinética (que depende de v^2) ou com outras fórmulas de potência, sem observar que a fórmula dada é linear em h.
Como a massa da mochila e a aceleração da gravidade permanecem constantes, a expressão Epg = m · g · h mostra que a energia potencial gravitacional é diretamente proporcional à altura. Assim, ao aumentar a altura em intervalos iguais, a energia aumenta em intervalos iguais, formando uma relação linear crescente no gráfico.
Raio-X da questão
energia potencial e altura
avaliacao
energia potencial gravitacional · grafico energia versus altura
Revisar a relação entre energia potencial gravitacional e altura.
Confundir a relação linear entre energia potencial e altura com uma relação exponencial ou constante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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