DISSERTATIVA — Um bloco de massa m = 2,00 kg parte do repouso no topo de um plano inclinado sem atrito de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
DISSERTATIVA — Um bloco de massa m = 2,00 kg parte do repouso no topo de um plano inclinado sem atrito de altura h = 2,50 m e inclinação ? = 30°. Ao chegar à base converte-se toda a energia potencial em energia cinética. Em seguida o bloco percorre um trecho horizontal L = 1,20 m onde o coeficiente de atrito cinético é µ_k = 0,20 e atinge uma mola horizontal de k = 600 N/m que comprime até parar momentaneamente. Descreva e calcule: (a) a velocidade do bloco no pé do plano; (b) o máximo da compressão x da mola; (c) a energia dissipada por atrito. Use g = 10 m/s² e apresente todas as equações em SI.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Energia potencial inicial E_p = m g h = 2,00·10·2,50 = 50,0 J; em pé do plano toda vira cinética: 1/2 m v^2 =50,0 ? v = sqrt(2·50,0/2,00)=sqrt(50)=7,07 m/s. (b) Trabalho da força de atrito W_f = µ_k m g L =0,20·2,00·10·1,20=4,80 J. Energia disponível para a mola: E_s = 50,0-4,80=45,2 J = 1/2 k x^2 ? x = sqrt(2·45,2/600)=0,388 m. (c) Energia dissipada por atrito = W_f = 4,80 J. Todos os cálculos em SI (J, m, s).
Explicação
A resolução utiliza a conservação de energia para determinar a velocidade do bloco ao final do plano inclinado, convertendo a energia potencial em cinética. Em seguida, calcula-se o trabalho realizado pela força de atrito durante o deslocamento horizontal, que é subtraído da energia cinética inicial para encontrar a energia disponível para a compressão da mola. Por fim, a compressão máxima da mola é obtida a partir da energia restante, confirmando a relação entre energia, trabalho e força.
Raio-X da questão
conservação de energia
avaliacao
conservação de energia · movimento retilíneo uniforme
Revisar a conservação de energia e atrito em movimentos.
O aluno pode confundir a energia potencial com a energia cinética, não aplicando corretamente a fórmula da conservação de energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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