(One) Um Paraquedista caindo com velocidade constante, com uma massa de 80 kg está caindo de uma altura inicial de 2.000 metros, nessas condições durante a queda:
a) a sua inércia diminui e o módulo de sua quantidade de movimento linear aumenta
b) sua energia potencial gravitacional e cinética permanecem constante
c) sua energia cinética permanece constante devido a ação da resistência do ar.
d) sua energia cinética aumenta e sua energia potencial gravitacional diminui mantendo a energia mecânica constante pois o corpo esta em queda-livre.
e) sua energia mecânica diminui e a soma de sua energia cinética com a sua energia potencial gravitacional permanece constante devido a resistência do ar.
Resolução
A questão envolve os conceitos de energia mecânica, energia cinética, energia potencial gravitacional, quantidade de movimento e inércia de um paraquedista em queda livre. Vamos analisar cada alternativa:
a) Essa alternativa está errada.
A inércia de um corpo é a sua resistência à mudança de estado de movimento. Ela depende apenas da massa do corpo, que é constante neste caso. Portanto, a inércia do Paraquedista caindo com velocidade constante não diminui durante a queda. A quantidade de movimento linear de um corpo é o produto da sua massa pela sua velocidade. Se a velocidade é constante, como diz o enunciado, a quantidade de movimento também é constante. Portanto, o módulo da quantidade de movimento linear não aumenta durante a queda.
b) Essa alternativa está errada.
A energia potencial gravitacional de um corpo é o produto da sua massa, pela aceleração da gravidade e pela sua altura em relação a um referencial. Se a altura diminui durante a queda, a energia potencial gravitacional também diminui.
A energia cinética de um corpo é o produto da sua massa pela metade do quadrado da sua velocidade. Por fim, se a velocidade é constante, como diz o enunciado, a energia cinética também é constante. Portanto, a energia potencial gravitacional diminui e a energia cinética permanece constante durante a queda.
c) Essa alternativa está correta.
A energia cinética de um corpo é o produto da sua massa pela metade do quadrado da sua velocidade. Se a velocidade é constante, como diz o enunciado, a energia cinética também é constante. A resistência do ar é uma força que se opõe ao movimento do Paraquedista caindo com velocidade constante e que depende da sua área e da sua velocidade.
Por fim, se a resistência do ar se iguala à força peso do paraquedista, o resultado é uma força resultante nula e uma aceleração nula. Portanto, a velocidade permanece constante e a energia cinética permanece constante durante a queda.
d) Essa alternativa está errada.
A energia cinética de um corpo é o produto da sua massa pela metade do quadrado da sua velocidade. Se a velocidade aumenta durante a queda, como sugere essa alternativa, igualmente a energia cinética também aumenta. A energia potencial gravitacional de um corpo é o produto da sua massa, pela aceleração da gravidade e pela sua altura em relação a um referencial. Contudo, se a altura diminui durante a queda, a energia potencial gravitacional também diminui.
A energia mecânica de um corpo é a soma da sua energia cinética com a sua energia potencial gravitacional. Se não há forças dissipativas atuando sobre o corpo, como seria o caso de uma queda livre sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva.
Portanto, se a energia cinética aumenta e a energia potencial gravitacional diminui na mesma proporção, a energia mecânica permanece constante durante a queda livre. Essa alternativa está errada, pois não se aplica ao caso do enunciado que diz que a velocidade é constante.
e) Essa alternativa está errada.
A energia mecânica de um corpo é a soma da sua energia cinética com a sua energia potencial gravitacional. Se há forças dissipativas atuando sobre o corpo, como é o caso da resistência do ar, parte da energia mecânica é transformada em outras formas de energia, como calor ou som. Portanto, se há resistência do ar, a energia mecânica diminui durante a queda.
A soma da energia cinética com a energia potencial gravitacional não permanece constante, pois ambas variam durante a queda.
