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(EEAR - CFS 1/2025) - QUESTÃO

Um corpo de massa m foi abandonado, em queda livre, de uma altura h, atingindo o solo com uma velocidade de intensidade v e energia cinética Ec. Esse mesmo corpo de massa m quando abandonado, em queda livre, no mesmo local, mas a partir de uma altura H, atinge o solo com uma velocidade de intensidade v’ e uma energia cinética EC’ quatro vezes maior, ou seja, EC’ = 4 EC. Portanto, pode-se afirmar que 
a) H = 2h e v’ = 2v 
b) H = 4h e v’ = 2v 
c) H = 4h e v’ = 4v 
d) H = 16h e v’ = 8v 


Dado:

  • Energia cinética inicial: Ec=12mv2E_c = \frac{1}{2}mv^2

  • Energia cinética final: Ec′=4EcE_c' = 4E_c

  • Queremos encontrar a relação entre as alturas HH e hh, e entre as velocidades v′v' e vv

1. Energia Cinética e Velocidade:

Sabemos que:

Ec=12mv2eEc′=12mv′2E_c = \frac{1}{2}mv^2 \quad \text{e} \quad E_c' = \frac{1}{2}mv'^2

Como Ec′=4EcE_c' = 4E_c, substituímos:

12mv′2=4⋅12mv2⇒v′2=4v2⇒v′=2v\frac{1}{2}mv'^2 = 4 \cdot \frac{1}{2}mv^2 \Rightarrow v'^2 = 4v^2 \Rightarrow v' = 2v

- A velocidade final v′=2vv' = 2v

2. Relação entre altura e velocidade:

Na queda livre, a velocidade ao atingir o solo é:

v=2ghev′=2gHv = \sqrt{2gh} \quad \text{e} \quad v' = \sqrt{2gH}

Sabemos que v′=2vv' = 2v, então:

2gH=2⋅2gh\sqrt{2gH} = 2 \cdot \sqrt{2gh}

Elevando os dois lados ao quadrado:

2gH=4⋅2gh⇒2gH=8gh⇒H=4h2gH = 4 \cdot 2gh \Rightarrow 2gH = 8gh \Rightarrow H = 4h

- Altura H=4hH = 4h

- Resposta correta: H = 4h e v’ = 2v 

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