Quando um corpo cai perto da superfície da Terra, a única força que sobre ele atua é a força de interação gravitacional terreste. Considere uma situação como esta onde se negligenciam todos os efeitos do atrito com o ar. Qual dos gráficos seguintes representa melhor a variação da energia potencial com o tempo?
(a) gráfico A (b) gráfico B (c) gráfico C (d) gráfico D (e) gráfico E
Segue que a gravidade varia exponencialmente em função da altura. Com isso, o gráfico que melhor representa a variação é a B, pois a variação de altura aumenta com o passar do tempo.
Temos que, à medida que o objeto cai, a altura diminui e a energia potencial também diminui, logo, o gráfico que representa a variação de energia potencial é a letra b).
Gráfico de Variação de energia Potencial
Podemos descrever as características do gráfico que representa melhor a variação da energia potencial com o tempo em uma situação de queda livre, considerando apenas a força gravitacional.
Nesse caso, a energia potencial diminui à medida que o objeto cai, pois está sendo convertida em energia cinética.
O gráfico correspondente seria uma curva decrescente, representando uma diminuição contínua da energia potencial à medida que o tempo passa.
Inicialmente, a energia potencial é máxima quando o objeto está no ponto mais alto da trajetória e diminui à medida que o objeto cai em direção à superfície da Terra.
O gráfico deve ser suave, sem saltos ou mudanças abruptas, refletindo uma queda livre contínua e suave do objeto.
Lembrando que a energia potencial é diretamente proporcional à altura do objeto em relação à superfície da Terra.
Portanto, à medida que o objeto cai, a altura diminui e a energia potencial também diminui, logo, o gráfico que representa a variação de energia potencial é a letra b).
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Resposta:
b)
Explicação:
Considerando que o corpo está em queda livre:
Nesse caso, o peso é equivalente à força gravitacional exercida pela Terra e pelo corpo, pois possuem mesmo sentido, direção e intensidade:
[tex]P=F_G\\\m_{corpo} \cdot g = G \cdot \dfrac{m_{corpo} \cdot m_{Terra}}{d^2} \\ g = G \cdot \ \dfrac{m_{Terra}}{r^2} \\\[/tex]
Com isso, sabemos que a gravidade varia de acordo com a distância até o cento da Terra. Em uma dada altitude [tex]h[/tex] , a gravidade virá a ser:
[tex]g'=G \cdot \dfrac{m_{Terra}}{(r+h)^2}[/tex]
Mas:
[tex]G \cdot m_{Terra}=g \cdot r^2[/tex]
Portanto:
[tex]g'=\dfrac{g \cdot r^2}{(r+h)^2}=g \cdot \left(\dfrac{r}{r+h} \right)^2[/tex]
Segue que a gravidade varia exponencialmente em função da altura. Com isso, o gráfico que melhor representa a variação é a B, pois a variação de altura aumenta com o passar do tempo.
Temos que, à medida que o objeto cai, a altura diminui e a energia potencial também diminui, logo, o gráfico que representa a variação de energia potencial é a letra b).
Gráfico de Variação de energia Potencial
Podemos descrever as características do gráfico que representa melhor a variação da energia potencial com o tempo em uma situação de queda livre, considerando apenas a força gravitacional.
Nesse caso, a energia potencial diminui à medida que o objeto cai, pois está sendo convertida em energia cinética.
Inicialmente, a energia potencial é máxima quando o objeto está no ponto mais alto da trajetória e diminui à medida que o objeto cai em direção à superfície da Terra.
Lembrando que a energia potencial é diretamente proporcional à altura do objeto em relação à superfície da Terra.
Portanto, à medida que o objeto cai, a altura diminui e a energia potencial também diminui, logo, o gráfico que representa a variação de energia potencial é a letra b).
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