Questão de Mecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia) — ENEM
Durante uma pesquisa de desempenho esportivo, preparadores físicos de um clube usam sensores para medir a velocidade da bola após o chute de um atleta em treino. Para relacionar essa velocidade ao impacto produzido, eles recorrem ao conceito de energia cinética, que é a energia associada ao movimento de um corpo e depende de sua massa e de sua velocidade. A energia cinética é dada pela expressão Ec = (m · v²) ÷ 2, em que m é a massa do corpo e v a sua velocidade. No teste analisado, a bola tem massa de 0,4 quilograma e, logo após o chute, o sensor registra uma velocidade de 20 metros por segundo. Os dados ajudam a comparar a potência dos atletas. Considerando a massa e a velocidade medidas no treino, qual é a energia cinética dessa bola imediatamente após o chute?
Gabarito comentado
A energia cinética é a energia que um corpo possui por estar em movimento e cresce com a massa e, sobretudo, com o quadrado da velocidade. Por isso pequenas variações de velocidade alteram muito essa energia, conceito decisivo para entender impactos no esporte e na segurança.
Resolução passo a passo
A energia cinética é dada por Ec = (m · v²) ÷ 2, em que m é a massa e v a velocidade do corpo. No teste, a massa da bola é 0,4 quilograma e a velocidade medida é 20 metros por segundo. Primeiro eleva-se a velocidade ao quadrado: 20² = 400. Em seguida multiplica-se pela massa: 0,4 × 400 = 160. Por fim divide-se por 2: 160 ÷ 2 = 80 joules. O valor 40 J divide o resultado por 4 em lugar de 2; 160 J esquece a divisão por 2; 8 J usa a velocidade sem elevá-la ao quadrado; 320 J multiplica por 2 em vez de dividir. Apenas 80 J aplica corretamente a fórmula, sendo a energia cinética da bola após o chute.