A lei de conservação da energia se aplica
Escolha uma opção:
◯ a. sempre
◯ b. somente quando age unicamente a gravidade
◯ c. quando agem somente forças conservativas
◯ a. sempre
◯ b. somente quando age unicamente a gravidade
◯ c. quando agem somente forças conservativas
Passo 1
O enunciado pede que se escolha qual das alternativas é correta sobre quando “a lei de conservação da energia se aplica”. As opções dadas são:
- a. sempre
- b. somente quando age unicamente a gravidade
- c. quando agem somente forças conservativas
Não há outros dados numéricos; a tarefa é interpretar o enunciado e decidir qual alternativa é a correta.
Passo 2
Entendendo o que se quer dizer por “conservação da energia” neste tipo de questão (explicação básica).
- Energia cinética:
é a energia associada ao movimento de um corpo. - Energia potencial:
é a energia associada à posição em um campo de forças conservativas (por exemplo, gravidade ou mola). - Energia mecânica:
é a soma da energia cinética e da energia potencial:
Gosto de pensar assim: energia mecânica é a parte da energia que aparece como movimento e posição armazenada por forças que têm potencial.
Passo 3
A ferramenta-chave: teorema trabalho-energia (forma prática e usada em provas).
- O teorema trabalho-energia diz que a variação da energia cinética é igual ao trabalho total realizado pelas forças:
- Separe o trabalho total em contribuição de forças conservativas e não conservativas:
- Para forças conservativas existe uma energia potencial
tal que o trabalho realizado por elas é :
- Substituindo na expressão do teorema:
- Reagrupando:
Isto é importante: a variação da energia mecânica é igual ao trabalho das forças não conservativas.
Passo 4
Interpretação direta da fórmula obtida.
- Se não existem forças não conservativas agindo (ou seja,
), então
ou seja, a energia mecânica
é constante durante o processo. Em palavras: quando só agem forças conservativas, a energia mecânica se conserva.
- Se houver forças não conservativas (por exemplo, atrito, resistência do ar, forças que geram aquecimento), então
e a energia mecânica não se conserva: parte da energia mecânica é transformada em outras formas (calor, energia interna, etc.).
Passo 5
Analisando as alternativas:
- a. “sempre” — incorreta se a interpretação for conservação da energia mecânica, porque forças não conservativas (como atrito) quebram a conservação da energia mecânica. Observação: a conservação da energia no sentido mais amplo (energia total do universo isolado) é um princípio universal, mas questões desse tipo normalmente perguntam sobre conservação da energia mecânica. Por isso “sempre” não é a opção correta no contexto usual de exercícios de mecânica.
- b. “somente quando age unicamente a gravidade” — muito restritiva. A gravidade é um exemplo de força conservativa, mas não é a única. Conservação da energia mecânica vale para qualquer conjunto de forças que sejam todas conservativas (por exemplo, gravidade + força elástica de mola), não apenas para o caso exclusivo de gravidade.
- c. “quando agem somente forças conservativas” — correta: isto é exatamente o resultado da fórmula
. Se (isto é, não existem forças não conservativas), então e a energia mecânica se conserva.
Passo 6
Exemplos rápidos para fixar (bem prático, como no exame):
- Queda livre sem resistência do ar: só a gravidade (força conservativa) age → energia potencial cai enquanto a cinética aumenta de modo que
fica constante. - Carrinho deslizando com atrito: há força de atrito (não conservativa) que realiza trabalho negativo →
e a energia mecânica diminui (vai virar calor). Logo energia mecânica não se conserva. - Mola + gravidade, sem atrito: forças conservativas (mola e gravidade) → energia mecânica do sistema mola-corpo se conserva.
Resposta
c