O que é energia cinética?

É a energia associada ao movimento de um corpo, dada por $E_c = \frac{1}{2}mv^2$.

O que acontece com a energia cinética nos extremos do movimento oscilatório vertical?

Nos extremos (altura máxima e mínima), a energia cinética é zero porque a velocidade é nula.

Como se comporta a energia potencial elástica em um pula-pula?

A energia potencial elástica é máxima quando a lona está mais distendida (abaixo do equilíbrio) e nula no equilíbrio.

O que significa conservação de energia mecânica?

Significa que a soma das energias cinética e potenciais permanece constante se não houver dissipação por atrito.

Quando a energia cinética é máxima em um movimento oscilatório vertical?

A energia cinética é máxima na posição de equilíbrio, onde a velocidade é máxima.

Como a energia potencial gravitacional varia nesse movimento?

Ela é máxima na altura máxima e mínima na altura mínima, variando conforme a posição vertical.

Por que o gráfico da energia cinética é simétrico em relação ao equilíbrio?

Porque o movimento é periódico e as trocas de energia entre cinética e potenciais se repetem de forma regular em ambos os lados do equilíbrio.

Ciências Humanas e suas Tecnologias

Questão 108

ENEM 2017 Questão 108

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:

Resolução

A questão aborda a transformação de energia durante o movimento vertical de uma criança em um pula-pula (cama elástica), pedindo o gráfico da energia cinética em função da posição vertical. Os conceitos principais são: conservação de energia mecânica, energia potencial elástica (quando a lona está abaixo do equilíbrio), energia potencial gravitacional (quando está acima do equilíbrio) e energia cinética (máxima na posição de equilíbrio, mínima nos extremos). O raciocínio envolve perceber que, ao saltar, a energia total se conserva (desprezando perdas), alternando entre energia cinética e potenciais. Nos extremos (altura máxima e mínima), a velocidade é zero e, portanto, a energia cinética é nula. No ponto de equilíbrio ($h = 0$), toda energia é cinética, pois as potenciais são mínimas. Assim, o gráfico correto é aquele em que a energia cinética é máxima no equilíbrio e nula nos extremos, formando uma curva simétrica em relação ao eixo vertical.

Comentários por alternativa

A

A alternativa A está incorreta porque representa a energia cinética como constante em todas as posições, o que não condiz com o movimento oscilatório, onde a energia cinética varia conforme a posição.
B

A alternativa B está errada pois mostra a energia cinética máxima nos extremos e mínima no equilíbrio, invertendo completamente o comportamento real do sistema.
C

A alternativa C está correta porque mostra a energia cinética máxima na posição de equilíbrio (h = 0) e nula nos extremos (hmax e hmin), refletindo a conversão total entre energia potencial e cinética durante o movimento.
D

A alternativa D está incorreta pois sugere que a energia cinética é nula em todo o movimento, o que só seria verdade se a criança estivesse parada, o que não ocorre no movimento descrito.
E

A alternativa E está errada porque indica que a energia cinética é máxima nos extremos e nula no equilíbrio, o que é o oposto do comportamento real do sistema oscilante.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é energia cinética?: É a energia associada ao movimento de um corpo, dada por $E_c = \frac{1}{2}mv^2$.
2. O que acontece com a energia cinética nos extremos do movimento oscilatório vertical?: Nos extremos (altura máxima e mínima), a energia cinética é zero porque a velocidade é nula.
3. Como se comporta a energia potencial elástica em um pula-pula?: A energia potencial elástica é máxima quando a lona está mais distendida (abaixo do equilíbrio) e nula no equilíbrio.
4. O que significa conservação de energia mecânica?: Significa que a soma das energias cinética e potenciais permanece constante se não houver dissipação por atrito.
5. Quando a energia cinética é máxima em um movimento oscilatório vertical?: A energia cinética é máxima na posição de equilíbrio, onde a velocidade é máxima.
6. Como a energia potencial gravitacional varia nesse movimento?: Ela é máxima na altura máxima e mínima na altura mínima, variando conforme a posição vertical.
7. Por que o gráfico da energia cinética é simétrico em relação ao equilíbrio?: Porque o movimento é periódico e as trocas de energia entre cinética e potenciais se repetem de forma regular em ambos os lados do equilíbrio.