Um projétil de massa 0,50 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade inicial de 30 m/s. Durante a…
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
Um projétil de massa 0,50 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade inicial de 30 m/s. Durante a subida, 40% da energia mecânica inicial é dissipada por arrasto. Determine a altura máxima atingida considerando essa perda e comente sobre as formas de energia dissipadas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: energia cinética inicial KE0 = ½ m v² = 0,5·0,50 kg·(30 m/s)² = 225 J. Com 40% de perda, permanece 60%: Emec = 0,6·225 J = 135 J disponível para U = mgh. Altura máxima h = Emec/(m g) = 135 J / (0,50 kg·10 m/s²) = 27 m. Sem perdas seria h0 = 225/(0,50·10) = 45 m. Energia dissipada (90 J) transforma-se em calor no ar, som e energia térmica do projétil; essas perdas são em grande parte irreversíveis. Discussão: reduzir arrasto (melhor forma aerodinâmica, materiais) aumenta eficiência de conversão de energia cinética em potencial; avaliação de trade-offs custo/benefício e impactos ambientais é essencial ao projetar sistemas que minimizem perdas.
Explicação
A solução apresenta o cálculo da energia cinética inicial e considera a perda de 40% devido ao arrasto, resultando na energia mecânica disponível para a conversão em energia potencial. A altura máxima é determinada usando essa energia mecânica remanescente, e a comparação com a altura sem perdas ilustra o impacto do arrasto. A discussão sobre a dissipação de energia em forma de calor e som ressalta a importância de otimizar o design para minimizar essas perdas.
Raio-X da questão
energia mecânica e altura máxima
avaliacao
energia cinética e potencial · conservação da energia
Revisar os conceitos de energia mecânica e conservação de energia.
O aluno pode confundir a energia dissipada com a energia total, não considerando corretamente a porcentagem de energia que se perde durante a subida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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