Durante uma volta acrobática, um praticante de 60 kg reduz seu momento de inércia de I1 = 2,0 kg·m² para I2 =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Planejar e utilizar estratégias para a execução de diferentes elementos básicos da ginástica e da ginástica geral.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma volta acrobática, um praticante de 60 kg reduz seu momento de inércia de I1 = 2,0 kg·m² para I2 = 0,80 kg·m². Se sua velocidade angular inicial é ?1 = 4,0 rad/s, determine a nova velocidade angular ?2 e a variação da energia rotacional ?K. Use L = I·? e K = ½I?² (SI).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Conservação do momento angular: L = I1·?1 = I2·?2 ? ?2 = (I1·?1)/I2 = (2,0·4,0)/0,80 = 10,0 rad/s. Energia rotacional inicial K1 = ½·I1·?1² = 0,5·2,0·(4,0)² = 16 J. Energia final K2 = ½·I2·?2² = 0,5·0,80·(10,0)² = 40 J. Variação ?K = K2-K1 = 24 J. Aumentou porque o praticante realizou trabalho interno (músculos) ao aproximar os membros, convertendo energia química em energia rotacional.
Explicação
A conservação do momento angular garante que, ao reduzir o momento de inércia, a velocidade angular deve aumentar proporcionalmente para manter o produto constante. O cálculo da energia rotacional inicial e final mostra que, ao aumentar a velocidade angular, a energia rotacional também aumenta, indicando que houve um trabalho realizado pelo praticante. Essa conversão de energia química em energia rotacional é uma demonstração da eficiência do corpo humano em manipular suas condições físicas durante a acrobacia.
Raio-X da questão
momento de inércia e energia rotacional
avaliacao
momentum angular · energia cinética rotacional
Revisar as fórmulas de momento de inércia e energia rotacional.
O aluno pode confundir a relação entre momento de inércia e velocidade angular, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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