Ciências da NaturezaMecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia)Médio

Questão de Mecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia) — ENEM

Em uma atividade de educação científica, estudantes investigam como a altura influencia a energia armazenada por um corpo. Eles observam que, ao subir uma mochila por uma escada, é preciso realizar esforço, e que essa mochila passa a poder devolver energia caso seja solta. Essa energia armazenada em razão da posição é a energia potencial gravitacional, dada pela expressão Ep = m · g · h, em que m é a massa do corpo, g a aceleração da gravidade e h a altura em relação ao solo. No experimento, a mochila tem massa de 2 quilogramas, a altura final em relação ao chão é de 15 metros, e os estudantes adotam a aceleração da gravidade como 10 metros por segundo ao quadrado. O exercício faz parte de uma pesquisa escolar sobre transformações de energia. Considerando os valores medidos durante a atividade, qual é a energia potencial gravitacional dessa mochila no alto da escada?
A30 J
B150 J
C200 J
D300 J
E600 J

Gabarito comentado

A energia potencial gravitacional mede a energia que um corpo guarda em razão de sua altura e cresce com a massa, a gravidade e a altura (Ep = m·g·h). Ao cair, essa energia se converte em cinética, ilustrando como a posição de um corpo se transforma em movimento.

Resolução passo a passo

A energia potencial gravitacional é dada por Ep = m · g · h, com m a massa, g a gravidade e h a altura. No experimento, a massa da mochila é 2 quilogramas, a gravidade adotada é 10 metros por segundo ao quadrado e a altura é 15 metros. Substituindo, temos Ep = 2 × 10 × 15 = 300 joules. O valor 30 J multiplica apenas massa e gravidade, esquecendo a altura; 150 J usa metade da altura ou esquece um fator; 200 J ignora a altura e multiplica por outro número; 600 J dobra indevidamente o resultado correto. Apenas 300 J combina corretamente os três fatores, sendo a energia potencial armazenada pela mochila no ponto mais alto da escada.

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