Exercícios Resolvidos de Energia Potencial

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Enunciado

Um astronauta em Marte sofre com uma aceleração da gravidade igual a 3,8 m / s 2 , enquanto pula a uma altura igual a 5 m , ele adquire uma energia potencial gravitacional U . Qual deveria ser a altura do pulo dele na Terra para que atingisse a mesma energia U ?

Dado: Aceleração da gravidade na Terra igual a 10 m / s 2 .

Passo 1

Você lembra que a energia potencial gravitacional era descrita pela equação:

U g = m ⋅ g ⋅ h

Ou seja, dependia da massa m , da aceleração da gravidade g que é a mesma para todos os seres do planeta e da altura h   que esse corpo está.

Passo 2

Vamos começar pensando nos dados de quando o astronauta pula em Marte!

O enunciado nos disse que a aceleração da gravidade em Marte é igual a:

g = 3,8   m / s 2

E o pulo chega a uma altura:

h = 5 m

Logo, substituindo esses valores na energia potencial gravitacional:

U g = m ⋅ g ⋅ h

Chegaremos no valor de U que é dado no enunciado:

U g , M a r t e = m ⋅ 3,8 ⋅ 5 = U

Percebe que não sabemos a massa do astronauta, não se preocupe, vamos ver o que faremos com ela depois.

Passo 3

Agora que já calculamos esse pulo em Marte, vamos calcular na Terra!

A aceleração da gravidade na superfície da Terra é:

g = 10   m / s 2

E para a Terra é só isso mesmo que sabemos hehe. Então vamos substituir na fórmula da energia potencial

U g = m ⋅ g ⋅ h

Nós teremos:

U g , T e r r a = m ⋅ 10 ⋅ h

Lembra que desejamos que atinjam a mesma energia potencial gravitacional U , então vamos igualar a U :

U g , T e r r a = m ⋅ 10 ⋅ h = U

Passo 4

Pois bem... Como a energia potencial em Marte e na Terra tem que ser a mesma, então vamos igualar as duas

m ⋅ 3,8 ⋅ 5 = m ⋅ 10 ⋅ h

Veja que temos a massa tanto de um lado da igualdade quanto do outro lado da igualdade, como são iguais, então podemos cortar a massa dos dois lados:

3,8 ⋅ 5 = 10 ⋅ h

Viu? Nem precisamos da informação da massa 😊

Como queremos saber a que altura o astronauta pula na face da Terra, vamos isolar h passando o 10 para o outro lado dividindo

h = 3,8 ⋅ 5 10

Fazendo o produto entre 3,8 e 5 , temos:

h = 19 10

Então, dividindo 19 por 10 , chegamos a altura:

h = 1,9 m

Não vamos esquecer que a altura é dada em metros.

Resposta

h = 1,9 m