Questão 108 do ENEM 2017 comentada
Entenda como a energia cinética varia com a posição vertical em um salto na cama elástica.
O brinquedo pula-pula (cama elástica) é composto por uma lona circular flexível horizontal presa por molas à sua borda. As crianças brincam pulando sobre ela, alterando e alternando suas formas de energia. Ao pular verticalmente, desprezando o atrito com o ar e os movimentos de rotação do corpo enquanto salta, uma criança realiza um movimento periódico vertical em torno da posição de equilíbrio da lona (h = 0), passando pelos pontos de máxima e de mínima alturas, hmáx e hmin, respectivamente.
Esquematicamente, o esboço do gráfico da energia cinética da criança em função de sua posição vertical na situação descrita é:
- A
- B
- C
- D
- E
Tente resolver antes de abrir. Errar aqui é de graça.
Ver a resposta e a resolução
O que a questão cobra
A questão cobra a relação entre energia cinética e posição em um movimento vertical. Você precisa identificar os pontos em que a velocidade é nula e como a energia potencial varia durante o salto.
Resolução
“passando pelos pontos de máxima e de mínima alturas, hmáx e hmin, respectivamente.”
Nos pontos mais alto e mais baixo, a criança muda o sentido do movimento. Nesses instantes, sua velocidade é zero e, portanto, sua energia cinética também é zero.
Em h = 0, a lona está na posição de equilíbrio. Nesse ponto, a energia cinética é máxima. Para h acima de zero, a criança sobe sem contato com a lona: a energia potencial gravitacional aumenta com a altura, enquanto a energia cinética diminui em uma relação linear.
Para h abaixo de zero, a lona está deformada e armazena energia potencial elástica. A energia cinética cresce de modo curvo entre hmin e o máximo em h = 0, pois também há variação da energia armazenada na lona. Assim, o gráfico precisa ter energia cinética nula nas duas alturas extremas, máximo no equilíbrio e os formatos distintos nos dois lados. A alternativa C apresenta essas características.
Alternativa por alternativa
- A
Está errada porque mostra energia cinética nula em h = 0 e positiva nas alturas extremas, ao contrário do movimento descrito.
- B
Está errada porque representa com segmentos retos a variação abaixo e acima de h = 0. Acima do equilíbrio, a energia cinética diminui linearmente; abaixo, a deformação da lona produz o trecho curvo.
- C
Correta. Está correta: mostra energia cinética nula nas alturas extremas, máxima em h = 0 e a variação curvada abaixo do equilíbrio e linear acima dele.
- D
Está errada porque apresenta um trecho curvo acima de h = 0, onde a criança está no ar e a energia cinética diminui linearmente com a altura.
- E
Está errada porque indica energia cinética nula no equilíbrio e positiva nas alturas extremas. O movimento tem velocidade nula nos pontos de retorno e máxima no equilíbrio.
Para lembrarNos pontos de retorno, a velocidade e a energia cinética são nulas; em um movimento conservativo, a energia cinética máxima ocorre onde a energia potencial é mínima.
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