UNICENTRO 2017
Com base nos conhecimentos sobre Energia Mecânica e Forças Conservativas, é correto afirmar:
Uma força normal ao movimento de uma partícula realiza um trabalho constante e negativo.
A energia cinética de uma partícula é proporcional ao produto de sua massa pela sua velocidade.
A energia potencial pode ser associada tanto a forças conservativas quanto a forças não conservativas.
A energia potencial de uma partícula não depende do sistema de referência no qual seu movimento é medido.
O trabalho realizado por uma força conservativa sobre uma partícula que se move entre dois pontos quaisquer é independente do caminho realizado pela partícula.
Resolução
Passo 1 – Relembrar definições-chave
• Trabalho de uma força: \(W = \int \vec F \cdot d\vec r\).
• Força conservativa: trabalho depende apenas dos pontos inicial e final, não do caminho.
• Energia potencial (EP): só pode ser definida quando a força é conservativa; variação de EP = − trabalho da força.
• Energia cinética (EC): \(K = \tfrac12 m v^{2}\).
Passo 2 – Analisar cada alternativa
A – Se a força é perpendicular ao deslocamento, \(\vec F \cdot d\vec r = 0\), logo o trabalho é nulo, não “constante e negativo”.
B – A EC é proporcional a \(m v^{2}\), não a \(m v\).
C – Somente forças conservativas admitem definição de energia potencial. Forças não conservativas (atrito, por ex.) não têm EP associada.
D – O valor numérico da energia potencial depende do zero escolhido, que muda com o sistema de referência (origem). Portanto a afirmação é falsa.
E – Correto: o trabalho de uma força conservativa entre dois pontos independe do caminho percorrido.
Conclusão
A única afirmativa correta é a alternativa E.
Dicas
Erros Comuns
Força conservativa: trabalho depende apenas das posições inicial e final.
Energia potencial: grandeza escalar associada a uma força conservativa, tal que \(\Delta U = -W_{cons}\).
Energia cinética: \(K = \frac12 m v^{2}\); varia com o quadrado da velocidade.
Trabalho nulo: ocorre quando a força é perpendicular ao deslocamento (\(\theta = 90^{\circ}\)).
Nível de referência: o zero de energia potencial é arbitrário e pode variar conforme o referencial escolhido.
