Um engenheiro ambiental está avaliando o potencial energético de uma barragem. Para isso, ele precisa calcular a energia potencial da água armazenada, considerando a massa de água e a altura da queda.
Crie um programa que receba esses valores e calcule a energia potencial, considerando a gravidade como
.
Passo 1
O que o enunciado pede e quais informações foram dadas:
- O objetivo é calcular a energia potencial gravitacional da água armazenada numa barragem.
- O programa deve receber como entrada:
- a massa da água (em quilogramas);
- a altura da queda (em metros).
- A constante da gravidade que devemos usar é
. - O que o programa deve entregar: o valor da energia potencial (em joules).
Passo 2
Fórmula física e significado das variáveis (a parte teórica que você precisa entender):
- A energia potencial gravitacional é dada por:
- Onde:
-
é a energia potencial (unidade: joule, ); -
é a massa (unidade: quilograma, ); -
é a aceleração da gravidade (unidade: ); no problema ; -
é a altura da queda (unidade: metro, ).
-
- Observação de unidades: para que
fique em joules, deve estar em , em e em . Sempre cheque as unidades das entradas.
Passo 3
Decisão de implementação (como transformar a fórmula em passos que um programa executa):
- Receber as duas entradas do usuário: massa
e altura . - Converter essas entradas para números de ponto flutuante (tipo real) para permitir valores com casas decimais.
- Usar a constante
. - Calcular
usando a fórmula . - Exibir o resultado com uma mensagem clara e o valor em joules.
Passo 4
Cuidados e validações a fazer no programa (lembre-se: é prova, faça simples e robusto):
- Verificar se a conversão para número deu certo; se não, avisar e terminar.
- Verificar se
e são não-negativos (massa e altura negativas não fazem sentido físico). Se receber negativo, informar o usuário. - Formatar a saída para uma apresentação legível (por exemplo, com duas casas decimais), mas sem perder precisão se for necessário.
Passo 5
Exemplo numérico para fixar a ideia (faça na prova para checar raciocínio):
- Exemplo:
(um metro cúbico de água), . - Calcular:
- Interpretação: a água armazenada teria
de energia potencial relativa ao nível de referência.
Passo 6
Tradução direta para código (estrutura e detalhes que você pode escrever rapidamente na prova se pedirem pseudocódigo):
- Etapas do algoritmo que vão virar linhas no programa:
- Atribuir
. - Ler entrada de massa e converter para float.
- Ler entrada de altura e converter para float.
- Validar entradas.
- Calcular
. - Imprimir resultado com unidade
.
- Atribuir
Passo 7
Dicas práticas para formatação e testes rápidos:
- Ao imprimir, use algo como: “Energia potencial: {valor:.2f} J” para duas casas decimais.
- Teste com valores simples (por exemplo
, → ) para verificar que o programa está correto. - No exame, explique as verificações de tipo e de sinal se pedirem robustez.
Resposta
#!/usr/bin/env python3
def main():
g = 9.8 # aceleração da gravidade em m/s^2
try:
m = float(input("Massa da água (kg): "))
h = float(input("Altura da queda (m): "))
except ValueError:
print("Entrada inválida: digite um número válido para massa e altura.")
return
if m < 0 or h < 0:
print("Erro: massa e altura devem ser não-negativas.")
return
E = m * g * h
print(f"Energia potencial: {E:.2f} J")
if __name__ == "__main__":
main()