Question

Um corpo em queda livre, com massa de 10kg, com velocidade de 10 m/s. Calcule a energia potencial, a energia cinética e a energia mecânica do corpo nesse instante. (Considere g = 9,8 m/s²)

Answer 1

Primeiro vamos conferir os dados que o exercício nos dá:

Massa do corpo = 10kg

Velocidade do corpo = 10m/s

Aceleração da gravidade = 9,8m/s²

Ele quer que calculemos a energia cinética, mecânica e potencial desse corpo, por uma questão de conveniência, podemos calcular primeiro a energia cinética, pois temos a velocidade e a massa do corpo, que já satisfazem a equação:

$Ec = \frac{m.v^2}{2}$

Substituindo pelos valores anotados e resolvendo:

$Ec = \frac{10.10^2}{2}\\Ec = \frac{10.100}{2}\\Ec = \frac{1000}{2}\\Ec = 500$

Logo, a energia cinética vale 500. Com esse valor podemos prosseguir para calcular a energia potencial, a única energia potencial apresentada pelo exercicio é a gravitacional.

Não temos a altura, mas podemos usar a lei de conservação de energia e falar que a energia mecânica inicial é igual a final, sendo que a energia mecânica é a soma da energia potencial com a cinética.

No inicio temos apenas a potencial gravitacional, pois ela está parada no ar (por um pequeno instante até cair em queda livra) e no final, quando ela cai no chão, ela apresenta apenas a cinética, logo podemos dizer que:

$Ec = Epg\\500 = Epg$

Logo, energia potencial gravitacional é 500.

Agora só precisamos achar a energia mecânica, ela é a soma das duas energia logo:

$Em = Ec + Epg\\Em = 500 + 500\\Em = 500$

Logo a resposta final é:

Energia cinética = 500.

Energia potencial gravitacional = 500.

Energia mecânica = 500.