Um automóvel, em movimento uniforme, anda por uma estrada plana, quando começa a descer uma ladeira, na qual o motorista faz com que o carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante. Durante a descida, o que ocorre com as energias potencial, cinética e mecânica do carro?
A) A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar não varia e, portanto, a energia cinética é constante.
B) A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui e quando uma se reduz, a outra cresce.
C) A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas forças conservativas agindo sobre o carro.
D) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.
E) A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado sobre o carro.
Solução
A energia mecânica é a soma da energia cinética com as energias potenciais. Como temos apenas a energia potencial gravitacional; então a energia mecânica é a soma da cinética com a potencial gravitacional.
A energia cinética é calculada com a massa e a velocidade.
A energia potencial gravitacional é calculada com a massa, a aceleração do campo gravitacional, e a altura em relação a um referencial, geralmente o solo. Vale lembrar que a aceleração do campo gravitacional se mantém constante na superfície da Terra.
Como o carro está descendo a ladeira, sua altura em relação ao solo está diminuindo. Portanto, sua energia potencial gravitacional está diminuindo. Como a velocidade se mantém constante, a energia cinética se mantém constante.
Logo, a energia mecânica diminui, porque é a soma da energia cinética (constante) com a energia potencial gravitacional (diminui).
Alternativa D
