(UFPI) Energia Mecânica

(UF-PI) Imagine um vaso de flores de 0,8 kg caindo do alto de um edifício de 20 andares. Sua velocidade, medida imediatamente antes de tocar o solo, foi 33 m/s. Considere que cada andar tem, em média, a altura de 3 m e que a aceleração da gravidade seja de 10 m/s². Analise as afirmativas que seguem e classifique cada uma delas como verdadeira (V) ou falsa (F). 

I. A energia mecânica se conserva durante a queda do vaso. 
II. O tempo de queda do vaso foi maior que 2√3 segundos. 
III. No vaso, durante a queda, só atuaram forças dissipativas. 
IV. O movimento do vaso, nesse caso, é denominado queda livre. 

Resposta:

Olá Zeugma;

I. A energia mecânica se conserva durante a queda do vaso.

Se a energia mecânica for conservada, logo, teremos uma conversão integral de energia potencial gravitacional em energia cinética. O enunciado fornece que a velocidade ao chegar ao solo é de 33 m/s, se encontrarmos este mesmo valor ela é conservativa, temos:



Ou seja, temos uma perda na velocidade, logo, o sistema não é conservativo, existem forças dissipativas no sistema. Falsa


II. O tempo de queda do vaso foi maior que 2√3 segundos. 

Se o sistema fosse conservativo, a energia mecânica se conservaria, a velocidade final do vaso já calculamos. Usando a cinemática, podemos determinar qual seria o intervalo de tempo percorrido pelo vaso, até chegar ao solo, temos:



Mas isso somente acontece para a situação onde o sistema é conservativo. Neste caso como temos parte de energia mecânica dissipada, logo fica simples concluir que o tempo de queda é maior que o intervalo proposto. Ora se com uma velocidade de 20√3 m/s eu demoro um intervalo de 2√3 segundos, é evidente que o corpo com 33 m/s levará mais tempo. Verdadeira

III. No vaso, durante a queda, só atuaram forças dissipativas.

Somente forças dissipativas atuaram? Simples de ver que atua a força peso a favor da gravidade. Falsa

IV. O movimento do vaso, nesse caso, é denominado queda livre.

De primeiro momento temos que o corpo entra em movimento uniformemente variado. Como existe uma força contrária ao movimento, temos que em um certo instante a força de resistência do ar (força dissipativa) se iguala com a força peso, e o corpo entra em movimento uniforme. Falsa

Espero ter ajudado!

Ajudou e muito, @qedpetrich! Mil obrigadas!!!!