Uma criança deixa cair de uma mesma altura duas maçãs, uma delas duas vezes mais pesada do que a outra. Ignorando a resistência do ar e desprezando as dimensões das maçãs frente à altura inicial, o que é correto afirmar a respeito das energias cinéticas das duas maçãs na iminência de atingirem o solo?
Passo 1
Neste exercício, vamos analisar a energia cinética de duas maçãs que são deixadas cair da mesma altura. Uma das maçãs é duas vezes mais pesada que a outra. Para resolver, vamos utilizar conceitos de física relacionados à energia cinética e ao movimento de queda livre.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é energia cinética. A energia cinética (
) é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento. A fórmula para calcular a energia cinética é:
onde:
-
é a massa do objeto, -
é a velocidade do objeto.
Passo 3
Em queda livre, desconsiderando a resistência do ar, todas as massas aceleram com a mesma aceleração devido à gravidade (
). Isso significa que, independente da massa, ambas as maçãs vão atingir o solo com a mesma velocidade.
Passo 4
Como ambas as maçãs atingem o solo com a mesma velocidade (
), podemos comparar suas energias cinéticas usando a fórmula mencionada. Se uma maçã é duas vezes mais pesada que a outra (
), substituindo na fórmula temos:
Para a maçã mais leve:
Para a maçã mais pesada:
Resposta
A maçã mais pesada possui o dobro da energia cinética da maçã mais leve quando estão prestes a atingir o solo.