Questão 122 da prova rosa do segundo dia do Enem 2017
O brinquedo pula-pula (cama elástica) é composto por uma lona circular flexível horizontal presa por molas à sua borda. As crianças brincam pulando sobre ela, alterando e alternando suas formas de energia. Ao pular verticalmente, desprezando o atrito com o ar e os movimentos de rotação do corpo enquanto salta, uma criança realiza um movimento periódico vertical em torno da posição de equilíbrio da lona (h = 0), passando pelos pontos de máxima e de mínima alturas, hmáx e hmin, respectivamente.
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Esquematicamente, o esboço do gráfico da energia cinética da criança em função de sua posição vertical na situação descrita é:
Gabarito da questão
Opção C
Comentário da questão
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O gráfico que representa a situação deve ser dividido em 2 partes: antes e depois de h = 0.
O lado direito (depois de h = 0), temos a seguinte conservação de energia:
Emecânica = Ecinética + Epotencial gravitacional
Ecinética = Emecânica – mgh
Olhando para essa equação, podemos entender que, com o aumento do valor da altura (h), teremos uma diminuição do valor da energia cinética de forma linear.
O lado esquerdo (antes de h = 0), temos a seguinte conservação de energia:
Emecânica = Ecinética + Epotencial gravitacional + Epotencial elástica
Ecinética = Emecânica – mgh – kh²/2 (com x=h)
Olhando para essa equação, podemos entender que, como temos uma equação do 2° com o valor de negativo do coeficiente angular, teremos uma parábola de concavidade para baixo.
Conversão de energia potencial elástica em energia cinética.
OBS: Velocidade não é máxima em h=0, mas no equilíbrio dinâmico quando Fel=P.