Um automóvel, em movimento uniforme, anda por uma estrada plana, quando começa a descer uma ladeira, na qual o motorista faz com que o carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante. Durante a descida, o que ocorre com as energias potencial, cinética e mecânica do carro?
a) A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar não varia e, portanto, a energia cinética é constante.
b) A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui e quando uma se reduz, a outra cresce.
c) A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas forças conservativas agindo sobre o carro.
d) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.
e) A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado sobre o carro.
a) A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar não varia e, portanto, a energia cinética é constante.
b) A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui e quando uma se reduz, a outra cresce.
c) A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas forças conservativas agindo sobre o carro.
d) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.
e) A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado sobre o carro.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nessa questão! O enunciado fala sobre um carro que está descendo uma ladeira mantendo sempre a mesma velocidade. A matéria envolvida aqui é Energia Mecânica e suas componentes: Energia Potencial Gravitacional e Energia Cinética. Para resolver, vamos entender como cada uma dessas energias se comporta durante a descida mantendo a velocidade constante.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é Energia Potencial Gravitacional. Ela está relacionada à altura do objeto em relação a uma referência, geralmente o solo. A fórmula é:
Onde:
- $ m $ é a massa do objeto,
- $ g $ é a aceleração da gravidade,
- $ h $ é a altura.
Quando o carro desce a ladeira, a altura $ h $ diminui, então a Energia Potencial Gravitacional diminui.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a Energia Cinética, que está ligada ao movimento do objeto. A fórmula é:
Onde:
- $ m $ é a massa do objeto,
- $ v $ é a velocidade.
Como o carro está mantendo uma velocidade constante, a Energia Cinética ($ E_c $) também permanece constante.
Passo 4
Por último, a Energia Mecânica é a soma da Energia Potencial Gravitacional e da Energia Cinética:
Como vimos, durante a descida:
- $ E_p $ diminui,
- $ E_c $ permanece constante.
Portanto, a Energia Mecânica ($ E_m $) diminui porque uma das componentes está diminuindo enquanto a outra permanece a mesma.
Resposta
d) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.