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Questão 86 do ENEM 2011

1º dia · Ciências da Natureza · H20 · Física: Energia mecânica e sua conservação

Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:

Quatro quadros ilustrando as etapas do salto com vara por um atleta em desenho esquemático de boneco palito: Etapa I (Atleta corre com a vara), Etapa II (Atleta apoia a vara no chão), Etapa III (Atleta atinge certa altura) e Etapa IV (Atleta cai em um colchão).

Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que

  1. A
    a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV.
  2. B
    a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.
  3. C
    a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.
  4. D
    a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV.
  5. E
    a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Sem forças dissipativas, a energia mecânica se conserva, e o salto passa por transformações de energia em sequência.

  1. Etapa I: o atleta corre com a vara. Ele tem energia cinética, obtida na corrida, e nenhuma altura significativa.
  2. Etapa II: a vara é apoiada no chão e se curva. Parte da energia cinética vira energia potencial elástica na vara.
  3. Etapa III: a vara se distende e o atleta sobe até o ponto mais alto. Ali ele tem energia potencial gravitacional máxima. A energia cinética da corrida foi transferida, pela vara, para a altura.
  4. Etapa IV: o atleta cai no colchão. A energia potencial gravitacional volta a ser cinética.

Para a altura ser a maior possível, o máximo de energia deve ser conservada. Assim, a energia cinética da etapa I deve ser totalmente convertida em energia potencial gravitacional na etapa III, com a elástica da vara servindo só de intermediária.

Conferindo as alternativas: a energia cinética da etapa I só aparece corretamente ligada à potencial gravitacional da etapa III na alternativa C. As demais trocam o tipo de energia ou a etapa.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Adiz que a cinética vira potencial elástica na etapa IV, mas ali o atleta já está no colchão, sem vara deformada.
  • Ba etapa II não é o ponto de máxima cinética e a potencial gravitacional máxima está na etapa III, não na IV.
  • Dna etapa II a energia relevante não é potencial gravitacional máxima, e na etapa IV não há energia elástica.
  • Ena etapa I predomina a energia cinética, e na etapa III a energia final é gravitacional, não elástica.

Assunto: Energia mecânica e sua conservação.

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