Questão 86 do ENEM 2011

Como resolver a questão 86 passo a passo?

O conceito que resolve

Conservação de energia mecânica: em um sistema isolado, a soma de energia cinética e potencial permanece constante. No contexto do salto, a energia cinética do atleta é transformada em energia potencial gravitacional à medida que ele sobe, atingindo um máximo no ponto mais alto.

Como chegar na resposta

1. Identificar as etapas do salto: I (início), II (meio), III (ponto mais alto), IV (fim).
2. Analisar a conversão de energia: a energia cinética (EC) no início (I) deve ser convertida em energia potencial gravitacional (EPG) no ponto mais alto (III).
3. Desprezar forças dissipativas: como a questão diz para desprezar resistência do ar e atrito, assumimos que toda a EC é convertida em EPG sem perdas.
4. Selecionar a alternativa que descreve essa conversão: a alternativa C afirma que a EC da etapa I é totalmente convertida em EPG na etapa III, o que corresponde ao comportamento ideal para atingir a maior altura.

Por que cada alternativa

• AErrado: A energia potencial elástica geralmente se refere à energia armazenada em uma mola ou similar; aqui, estamos lidando com um salto vertical onde a energia é convertida em potencial gravitacional, não elástica. Além disso, a etapa IV é o fim do salto, não o ponto de máxima altura.
• BErrado: A etapa II é o meio do salto, e a etapa IV é o fim. A conversão total de EC para EPG ocorre no ponto mais alto (etapa III), não entre II e IV.
• CCorreto: Esta é a descrição ideal para um salto sem perdas de energia. A energia cinética inicial é transformada em energia potencial gravitacional no ponto mais alto (etapa III), permitindo que o atleta alcance a maior altura possível.
• DErrado: A etapa II é o meio do salto, e a energia é cinética, não potencial gravitacional. Além disso, não há conversão para energia potencial elástica neste contexto.
• EErrado: Na etapa I, o atleta está no chão, sua energia é principalmente cinética (do movimento), não potencial gravitacional. A conversão é de EC para EPG, não de EPG para EPE.

Onde essa questão derruba a maioria

A pegadinha está em confundir as etapas do salto e os tipos de energia. Muitas alternativas trocam a ordem das etapas (por exemplo, usando II e IV) ou confundem energia potencial gravitacional com energia potencial elástica. A chave é entender que a máxima altura é alcançada quando toda a energia cinética inicial é convertida em energia potencial gravitacional no ponto mais alto (etapa III).

O que estudar se você errou

Para revisar, é importante entender o gráfico de energia vs. tempo ou posição típico de um salto vertical. A energia cinética começa alta, diminui enquanto a energia potencial gravitacional aumenta, e atinge zero no ponto mais alto. Também é crucial distinguir entre energia potencial gravitacional (relacionada à altura) e energia potencial elástica (relacionada a molas ou deformações).