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 9.8 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}.

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 \,9{,}8\\ \mathrm{m/s^{2}}\,.
  • 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:
E = m g h
  • Onde:
    • E é a energia potencial (unidade: joule, \mathrm{J});
    • m é a massa (unidade: quilograma, \mathrm{kg});
    • g é a aceleração da gravidade (unidade: \mathrm{m/s^{2}}); no problema \,g = 9{,}8\\ \mathrm{m/s^{2}}\,;
    • h é a altura da queda (unidade: metro, \mathrm{m}).
  • Observação de unidades: para que E fique em joules, m deve estar em \mathrm{kg}, g em \mathrm{m/s^{2}} e h em \mathrm{m}. 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 m e altura h.
  • Converter essas entradas para números de ponto flutuante (tipo real) para permitir valores com casas decimais.
  • Usar a constante \,g = 9{,}8\\ \mathrm{m/s^{2}}\,.
  • Calcular E usando a fórmula \,E = m g h.
  • 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 m e h 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: m = 1000\\ \mathrm{kg} (um metro cúbico de água), h = 10\\ \mathrm{m}.
  • Calcular:
E = m g h = 1000 \times 9{,}8 \times 10 = 98000\\ \mathrm{J}.
  • Interpretação: a água armazenada teria \,98000\\ \mathrm{J} 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:
    1. Atribuir \,g = 9{,}8.
    2. Ler entrada de massa e converter para float.
    3. Ler entrada de altura e converter para float.
    4. Validar entradas.
    5. Calcular \,E = m \times g \times h.
    6. Imprimir resultado com unidade \mathrm{J}.

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 m=1, h=1 E=9{,}8\\ \mathrm{J}) 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()

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