Questões sobre energia mecânica

A energia mecânica está presente em situações do cotidiano e em muitos problemas de Física do Ensino Médio. Ela reúne, em diferentes contextos, a energia cinética associada ao movimento e a energia potencial associada à posição ou à configuração de um sistema.

Em sistemas ideais, sem forças dissipativas relevantes, a energia mecânica pode se conservar. Já quando há atrito, resistência do ar ou deformações internas, parte dessa energia transforma-se em outras formas, como térmica, tornando a análise do movimento mais desafiadora.

Questões sobre energia mecânica

Questão 01

Um carrinho de montanha-russa desce uma rampa sem atrito a partir do repouso. Desprezando perdas, o que acontece com a energia mecânica total do carrinho ao longo do trajeto?

A)Diminui, porque a energia potencial desaparece durante a descida.B)Permanece constante, convertendo energia potencial em cinética.C)Aumenta, porque a velocidade cresce ao longo da rampa.D)Oscila, pois a energia potencial e a cinética se somam alternadamente.E)Zera no ponto mais baixo, já que a altura fica igual a zero.

Gabarito: alternativa B). Em ausência de atrito, a energia mecânica se conserva.

Comentários por alternativa:

A) A energia potencial não desaparece; ela vira cinética na descida.
B) Em ausência de atrito, a energia mecânica se conserva.
C) A velocidade maior não implica aumento da energia mecânica total sem trabalho externo.
D) As energias variam, mas a soma permanece constante em sistema ideal.
E) No ponto mais baixo, a potencial pode ser nula, mas a cinética é máxima.

Questão 02

Uma pedra é lançada verticalmente para cima, desprezando o ar. No ponto mais alto da trajetória, qual afirmação descreve melhor as energias da pedra?

A)A energia mecânica é maior que no instante do lançamento, pois a pedra perdeu velocidade.B)A energia cinética é máxima e a potencial gravitacional é mínima em relação ao ponto de lançamento.C)As duas energias são nulas, pois a velocidade momentânea é zero.D)A energia cinética é zero e a potencial gravitacional é máxima em relação ao ponto de lançamento.E)A energia potencial gravitacional deixa de existir no ponto mais alto.

Gabarito: alternativa D). No topo, a velocidade é momentaneamente zero.

Comentários por alternativa:

A) Sem dissipação, a energia mecânica se conserva durante o voo.
B) No topo, a cinética é mínima, não máxima.
C) A velocidade zero não zera a energia potencial gravitacional.
D) No topo, a velocidade é momentaneamente zero.
E) A energia potencial depende da altura, que ainda é máxima ali.

Questão 03

Um bloco desliza em uma superfície horizontal com atrito. Após percorrer certa distância, ele para. Sobre a energia mecânica do bloco-sistema durante o movimento, é correto afirmar que ela

A)diminui, pois parte é transformada em energia térmica pelo atrito.B)permanece constante, já que a altura não muda.C)aumenta, porque o atrito fornece energia ao bloco.D)vira totalmente energia potencial gravitacional quando o bloco para.E)é preservada, porque a velocidade inicial compensa a ação do atrito.

Gabarito: alternativa A). O atrito realiza trabalho negativo sobre o sistema.

Comentários por alternativa:

A) O atrito realiza trabalho negativo sobre o sistema.
B) Mesmo sem variar a altura, o atrito reduz a energia cinética.
C) O atrito retira energia mecânica do movimento.
D) Em superfície horizontal, não há ganho de potencial gravitacional relevante.
E) Velocidade inicial não impede a perda de energia por atrito.

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Questão 04

Uma mola ideal comprimida lança um bloco sobre uma mesa sem atrito. No instante em que a mola retorna ao seu comprimento natural, a energia do sistema é composta principalmente por

A)energia potencial elástica máxima, pois a mola deixou de atuar.B)energia potencial gravitacional do bloco, que cresce com a compressão da mola.C)energia térmica da mola, produzida pela liberação da compressão.D)energia mecânica nula, porque a mola voltou ao comprimento natural.E)energia cinética do bloco, com energia potencial elástica praticamente nula.

Gabarito: alternativa E). A energia elástica converte-se em cinética no sistema ideal.

Comentários por alternativa:

A) Sem deformação, a energia potencial elástica é mínima, não máxima.
B) Na mesa horizontal, a variação de potencial gravitacional é desprezível.
C) Em modelo ideal sem perdas, não há conversão principal em térmica.
D) A energia mecânica do sistema não se anula nesse instante.
E) A energia elástica converte-se em cinética no sistema ideal.

Questão 05

Um elevador sobe com velocidade constante, levando uma carga do térreo ao terceiro andar. Considerando o conjunto carga-Terra e desprezando perdas, a energia mecânica total do sistema

A)diminui, porque o motor realiza trabalho contrário ao movimento.B)permanece constante, já que a velocidade é constante durante a subida.C)aumenta, porque a energia potencial gravitacional cresce enquanto a cinética fica constante.D)se mantém igual à energia cinética inicial, pois a altura não altera o sistema.E)se anula ao final, porque o elevador para no andar superior.

Gabarito: alternativa C). A subida aumenta a energia potencial gravitacional do sistema.

Comentários por alternativa:

A) O motor realiza trabalho positivo sobre o sistema para elevar a carga.
B) Velocidade constante não impede aumento de energia potencial gravitacional.
C) A subida aumenta a energia potencial gravitacional do sistema.
D) A altura altera a energia potencial, sim.
E) Parar ao final não zera a energia potencial acumulada.

Questão 06

Do alto de uma torre, duas esferas idênticas são soltas ao mesmo tempo. Uma cai no ar e a outra em um tubo evacuado. Ao chegar ao solo, a esfera no tubo evacuado terá, em comparação com a que caiu no ar,

A)menor velocidade, porque o vácuo reduz a aceleração da gravidade.B)maior velocidade, porque não perdeu energia para o ar.C)a mesma velocidade, porque a massa das esferas é idêntica.D)velocidade nula, porque não existe resistência do ar.E)energia mecânica menor, porque o tubo evacutado remove energia potencial.

Gabarito: alternativa B). Sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva melhor.

Comentários por alternativa:

A) O vácuo não reduz a gravidade; ele remove a resistência do ar.
B) Sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva melhor.
C) Mesma massa não garante mesma velocidade final quando há dissipação.
D) A ausência de ar não zera a velocidade; ao contrário, favorece a queda livre.
E) A energia potencial diminui pela queda em ambos os casos, não por remoção do tubo.

Questão 07

Uma bola de futebol é chutada em direção a um morro sem atrito significativo. Ao subir, a bola reduz sua velocidade. Nesse processo, a energia mecânica total da bola-Terra

A)desaparece quando a bola começa a desacelerar.B)diminui, porque parte da velocidade se perde durante a subida.C)aumenta, pois a altura maior gera energia adicional espontaneamente.D)fica apenas na forma potencial ao atingir o ponto mais alto.E)se conserva, com transformação de cinética em potencial gravitacional.

Gabarito: alternativa E). A desaceleração ocorre por transformação de energia, não por perda total.

Comentários por alternativa:

A) A energia não desaparece ao desacelerar; ela apenas se transforma.
B) Sem atrito, a diminuição da velocidade não implica perda de energia mecânica.
C) A altura maior corresponde a conversão de energia, não criação de energia.
D) No topo, a energia mecânica segue existindo, mesmo que em outra forma.
E) A desaceleração ocorre por transformação de energia, não por perda total.

Questão 08

Um skatista passa por uma pista em forma de U. No ponto mais baixo, sua velocidade é maior que nos pontos laterais. Em relação à energia mecânica do sistema skatista-Terra, conclui-se que

A)a energia potencial é mínima e a cinética é máxima, mantendo a soma constante se o atrito for desprezível.B)a energia cinética e a potencial são máximas ao mesmo tempo no ponto mais baixo.C)a energia mecânica depende apenas da velocidade, não da altura da pista.D)a energia potencial gravitacional é maior no ponto mais baixo por causa da maior velocidade.E)a soma das energias aumenta no ponto mais baixo para produzir aceleração.

Gabarito: alternativa A). No fundo da pista, a altura menor favorece maior velocidade.

Comentários por alternativa:

A) No fundo da pista, a altura menor favorece maior velocidade.
B) No ponto mais baixo, a potencial não é máxima.
C) A altura é essencial para a energia potencial gravitacional.
D) A velocidade não aumenta a energia potencial gravitacional.
E) A aceleração resulta da conversão de energia, não do aumento da soma total.

Questão 09

Uma usina hidrelétrica aproveita a queda de água de um reservatório para girar turbinas. Desconsiderando perdas no processo idealizado, a principal transformação de energia no sistema é

A)energia cinética em energia química e, depois, em energia gravitacional.B)energia elétrica em energia potencial gravitacional e, depois, em energia térmica.C)energia térmica da água em energia mecânica e, depois, em energia nuclear.D)energia potencial gravitacional da água em energia cinética e, depois, em energia elétrica.E)energia elétrica em energia cinética da água, sem participação da gravidade.

Gabarito: alternativa D). A gravidade fornece a energia de queda para o sistema.

Comentários por alternativa:

A) Não ocorre formação de energia química na operação da usina.
B) A energia elétrica é resultado final, não a origem da queda d'água.
C) Não há transformação nuclear nesse processo.
D) A gravidade fornece a energia de queda para o sistema.
E) A gravidade é a base da queda d'água e não pode ser ignorada.

Questão 10

Um corpo de massa constante sofre apenas a ação de forças conservativas. Se sua energia mecânica aumenta entre dois pontos do trajeto, isso indica que

A)a energia cinética foi convertida em energia térmica por atrito.B)a energia potencial gravitacional diminuiu necessariamente no mesmo intervalo.C)houve trabalho de forças externas sobre o corpo ou sobre o sistema considerado.D)o corpo perdeu energia mecânica para o ambiente durante o movimento.E)a energia mecânica não pode aumentar em sistema com forças conservativas.

Gabarito: alternativa C). Aumentar energia mecânica exige trabalho externo líquido sobre o sistema.

Comentários por alternativa:

A) Atrito é força não conservativa e reduziria, não aumentaria, a energia mecânica.
B) A energia mecânica pode aumentar mesmo com potencial crescendo em parte do trajeto.
C) Aumentar energia mecânica exige trabalho externo líquido sobre o sistema.
D) Perda para o ambiente levaria à diminuição da energia mecânica.
E) Forças conservativas não impedem aumento; o ponto é a presença de trabalho externo.

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