PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 32 (1º exame) da UERJ 2015

1º exame · Ciências da Natureza · Física: Queda livre e lançamento vertical

Uma ave marinha costuma mergulhar de uma altura de 20 m para buscar alimento no mar.

Suponha que um desses mergulhos tenha sido feito em sentido vertical, a partir do repouso e exclusivamente sob ação da força da gravidade.

Desprezando-se as forças de atrito e de resistência do ar, a ave chegará à superfície do mar a uma velocidade, em \text{m/s}, aproximadamente igual a:

  1. A
    20
  2. B
    40
  3. C
    60
  4. D
    80
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Resolução comentada

Sem atrito nem resistência do ar, só a gravidade atua, então a energia mecânica se conserva: a energia potencial gravitacional do início do mergulho se transforma em energia cinética ao chegar ao mar.

Passo a passo:

  1. Energia no início (repouso, altura h = 20\ \text{m}): E = mgh.
  2. Energia na superfície (altura zero): E = \dfrac{mv^2}{2}.
  3. Igualando: mgh = \dfrac{mv^2}{2}. A massa m se cancela, então a resposta não depende da massa da ave.
  4. Isolando a velocidade: v = \sqrt{2gh}.
  5. Com g \approx 10\ \text{m/s}^2 e h = 20\ \text{m}:
v = \sqrt{2 \cdot 10 \cdot 20} = \sqrt{400} = 20\ \text{m/s}

O mesmo resultado sai pela cinemática (Torricelli): v^2 = v_0^2 + 2gh, com v_0 = 0.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BEsquece de extrair a raiz quadrada ou erra a conta, chegando a 40 (por exemplo 2gh/10), valor sem sentido físico.
  • CValor sem relação com \sqrt{2gh}; resulta de multiplicar g por um tempo errado ou de outro erro de conta.
  • DValor muito alto, que não decorre de \sqrt{2gh}; vem de confundir v^2 com v em alguma etapa.

Assuntos: Queda livre e lançamento vertical, Energia mecânica e sua conservação.

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Ver como caiu na prova Questão 32 no caderno 1º Exame de Qualificação da UERJ 2015

Fonte: UERJ 2015 · 1º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗