Uma lata de leite condensado cai do repouso a uma distância vertical de 2,00 m. Durante esse deslocamento, a força gravitacional que atua sobre a lata realiza trabalho positivo ou negativo? A energia potencial gravitacional da lata aumenta ou diminui?

Passo 1

Vamos dar uma olhada no problema: temos uma lata de leite condensado que cai do repouso uma distância vertical de 2,00 m. Precisamos descobrir se a força gravitacional que atua sobre a lata realiza trabalho positivo ou negativo durante essa queda e se a energia potencial gravitacional da lata aumenta ou diminui. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de trabalho e energia potencial gravitacional.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é trabalho. O trabalho ( W) realizado por uma força é dado por:
W = F cdot d cdot cos(theta)
onde:
  • F é a força,
  • d é a distância,
  • theta é o ângulo entre a direção da força e a direção do deslocamento.
No nosso caso, a força gravitacional ( Fg) atua para baixo, na mesma direção que o deslocamento da lata (também para baixo). Então, o ângulo theta = 0°.

Passo 3

Aplicando a fórmula do trabalho:
Como theta = 0°, temos cos(0°) = 1, então:
W = Fg cdot d cdot 1 = Fg cdot d
Como tanto Fg quanto d são positivos (ambos para baixo), o trabalho realizado pela força gravitacional é positivo.

Passo 4

Agora, vamos considerar a energia potencial gravitacional ( U), que é dada por:
U = m cdot g cdot h
onde:
  • m é a massa da lata,
  • g é a aceleração da gravidade,
  • h é a altura em relação a um ponto de referência.
À medida que a lata cai, a altura h diminui. Portanto, a energia potencial gravitacional diminui durante o deslocamento.

Resposta

Durante a queda, a força gravitacional realiza trabalho positivo e a energia potencial gravitacional da lata diminui.

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