Questão 51 da FUVEST 2022

Sem resistência do ar, a única força que realiza trabalho é o peso, então a energia mecânica se conserva. A energia potencial gravitacional inicial, mgh, se transforma em energia cinética na chegada ao solo.

Vamos aplicar isso às duas maçãs. A mais leve tem massa m e a mais pesada tem massa 2m. Ambas caem da mesma altura h.

1. Maçã leve: E_{c} = mgh.
2. Maçã pesada: E_{c}' = (2m)gh = 2mgh.

A razão entre as duas é:

A maçã pesada chega com o dobro da energia cinética da leve.

Confirmando pela velocidade: como v^2 = 2gh, a velocidade final é a mesma para as duas, pois não depende da massa. Como E_c = \frac{mv^2}{2}, com v igual, a energia cinética fica proporcional à massa. A massa dobrou, então a energia dobrou.

O erro mais comum é achar que, como as duas chegam com a mesma velocidade, têm a mesma energia. A energia cinética também depende da massa.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem lembra que a velocidade de queda não depende da massa e conclui que a energia cinética também não depende.

Por que as outras alternativas estão erradas

• Aconfunde velocidades iguais com energias iguais, esquecendo que a energia cinética depende da massa.
• Cinverte a relação: a maçã mais pesada tem mais energia, não menos.
• Deleva a massa ao quadrado, como se a energia cinética fosse proporcional a m^2; ela é proporcional a m.
• Einverte a relação e ainda eleva ao quadrado, sem base na conservação da energia.

Assunto: Energia mecânica e sua conservação.

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