Mestre Panda - Prepara-te para os Exames Nacionais

Dificuldade: fácil

Uma esfera, largada de uma certa altura, cai verticalmente até atingir o solo.

Na Figura 2, apresenta-se um esboço do gráfico do módulo da velocidade, $v$, dessa esfera, em função do tempo, $t$, desde o instante em que a esfera é largada até atingir o solo.

Considere que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Questão:

Conclua se a variação de energia cinética da esfera entre a posição em que é largada e o solo é maior, menor ou igual ao trabalho realizado pela força gravítica que nela atua, nesse deslocamento.

Apresente, num texto estruturado e com linguagem científica adequada, a fundamentação da conclusão solicitada.

Fonte: Exame - 2018, 1ª fase

Resumos

Tabela Periódica

Formulário

Fonte: IAVE

Resolução do Exercício:

Mais uma vez o nosso gráfico $v=f(t)$. O módulo da velocidade aumenta ao longo do tempo, mas não aumenta de forma linear. Isto significa que a força gravítica não é a única a atuar na esfera pelo que não podemos desprezar a resistência do ar.

Assim, existem duas forças a atuar na esfera durante a sua queda. a força gravítica, $\mathrm{Fg}$, e a resistência do ar. R. Ambas têm a direção do movimento, mas sentidos opostos, sendo a força resultante, $\mathrm{Fr}$, necessariamente, menor que a força gravítica, como se mostra no esquema ao lado.

Tendo em conta que o trabalho é diretamente proporcional ao módulo da força ( $W=F x ~d x ~\cos a)$ e sabendo que a variação da energia cinética é igual ao trabalho da força resultante ( $\mathrm{Fr}$ ) - Lei do Trabalho - Energia, e que $\mathrm{Fr}<\mathrm{Fg}$ podemos concluir que a variação da energia cinética (trabalho da força resultante) será menor que o trabalho realizado pela força gravítica.

Fonte: Física e Química? Absolutamente!

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:

(A) Processo 1: O módulo da velocidade da esfera não varia linearmente com o tempo (ou equivalente), o que permite concluir que a força de resistência do ar não é desprezável. OU Processo 2: O módulo da velocidade da esfera não varia linearmente com o tempo (ou equivalente), o que permite concluir que a força de resistência do ar não é desprezável. OU Processo 3: O módulo da velocidade da esfera não varia linearmente com o tempo (ou equivalente), o que permite concluir que a força de resistência do ar não é desprezável. OU No deslocamento considerado, o aumento do módulo da velocidade da esfera é inferior ao que ocorreria se houvesse conservação da energia mecânica do sistema esfera + Terra.

(B) Processo 1: No deslocamento considerado, a soma dos trabalhos realizados pela força gravítica e pela força de resistência do ar, que atuam na esfera, é menor do que o trabalho realizado pela força gravítica, uma vez que o trabalho realizado pela força de resistência do ar é negativo. OU Processo 2: A força de resistência do ar e a força gravítica que atuam na esfera têm sentidos opostos, pelo que a resultante das forças que atuam na esfera terá uma intensidade menor do que a intensidade da força gravítica. OU Processo 3: No deslocamento considerado, o aumento da energia cinética da esfera é inferior à diminuição da energia potencial gravítica do sistema esfera + Terra.

(C) Processo 1: Como a soma dos trabalhos realizados pelas forças que atuam na esfera é igual à variação de energia cinética da esfera, conclui-se que, nesse deslocamento, a variação de energia cinética da esfera é menor do que o trabalho realizado pela força gravítica que nela atua. OU Processo 2: Como o trabalho que seria realizado pela resultante das forças que atuam na esfera é igual à variação de energia cinética da esfera, conclui-se que, nesse deslocamento, a variação de energia cinética da esfera é menor do que o trabalho realizado pela força gravítica que nela atua. OU Processo 3: Como a variação da energia potencial gravítica do sistema é simétrica do trabalho realizado pela força gravítica que atua na esfera, conclui-se que, nesse deslocamento, a variação de energia cinética da esfera é menor do que o trabalho realizado pela força gravítica que nela atua.

Questão:

Resolução do Exercício:

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:

Comentários