3. Um pacote A com 1kg e outro pacote B de 3kg sobem até a altura de 10 metros.
a)Qual dos dois apresenta uma energia potencial gravitacional maior?
b) Ao ser solto qual dos dois pacotes atinge o solo com velocidade maior o pacote A, o pacote B ou os
dois atingem com a mesma velocidade? Explique sua resposta.
c) Qual dos dois pacotes atinge o solo com energia cinética maior?
Respostas
a) A energia potencial gravitacional é dada por:
E = mgh
Como o valor de "g" é igual para os dois corpos e a altura "h" também é a mesma para ambos, o corpo B possuirá a maior energia potencial gravitacional por ter uma massa maior.
(Se assumirmos que g vale aproximadamente 10 m/s², teremos E = 1.10.10 = 100 J para o corpo A e E = 3.10.10 = 300 J para o corpo B, o que prova o que já foi dito acima.)
b) Caso os dois pacotes sejam soltos de uma altura de 10 metros, teremos um movimento uniformemente acelerado (MUV) até que os corpos atinjam o solo.
Desprezando a resistência do ar, a velocidade dos corpos ao atingir o solo pode ser obtida através de equações do MUV (v² = v0² + gt) e não depende da massa deles. Depende apenas da aceleração a qual os corpos estão submetidos (que é a mesma para ambos). Logo, ambos os corpos atingem o solo com a mesma velocidade.
c) A energia cinética é dada por E = mv²/2. Como a velocidade final de ambos os corpos é a mesma e a massa do corpo B é maior, podemos concluir que a energia cinética do corpo B será maior.
Ou então podemos apenas pegar o resultado do item a), pois a energia potencial gravitacional será convertida em energia cinética durante o processo de despencar e atingir o solo. Como a energia potencial gravitacional do corpo B é maior que a corpo A, o mesmo vale para a energia cinética no fim do processo.