Questão 86 do ENEM 2011 — Ciências da Natureza

Salto com vara e a transformação de energia

O salto com vara é um caso clássico de conservação e transformação de energia mecânica. A figura acompanha o atleta em quatro etapas, e as próprias legendas descrevem cada momento:

• Etapa I — "Atleta corre com a vara": o atleta está no nível do solo (altura baixa) e desenvolve sua maior velocidade. Nesse momento a energia do sistema é predominantemente energia cinética ($E_c = \frac{mv^2}{2}$).
• Etapa II — "Atleta apoia a vara no chão": a vara enverga e o atleta começa a subir. Parte da energia cinética é temporariamente armazenada como energia potencial elástica ($E_{pe}$) na vara deformada, enquanto o atleta começa a ganhar altura.
• Etapa III — "Atleta atinge certa altura": este é o ponto mais alto da trajetória. A velocidade vertical é praticamente nula e a vara já retornou ao formato original (não está mais deformada). Assim, a energia útil está na forma de energia potencial gravitacional ($E_{pg} = mgh$).
• Etapa IV — "Atleta cai em um colchão": durante a queda, a energia potencial gravitacional volta a se transformar em cinética, e o colchão dissipa essa energia (calor e som), parando o atleta.

Aplicando a conservação de energia

Desprezando as forças dissipativas, a energia mecânica se conserva entre a corrida e o ápice do salto:

$E_c = E_{pg} \quad\Rightarrow\quad \frac{mv^2}{2} = mgh$

A energia que o atleta tem "disponível" para o salto é a energia cinética conquistada na corrida (Etapa I). O objetivo é ganhar o máximo de altura, o que corresponde à energia potencial gravitacional no ponto mais alto (Etapa III). Logo, para que a altura seja máxima, toda a energia cinética da Etapa I deve ser convertida em energia potencial gravitacional na Etapa III. A vara funciona apenas como um armazenamento intermediário eficiente (energia elástica na Etapa II), sem ser o destino final da energia.

Conclusão

A alternativa que descreve corretamente essa transformação — da energia de movimento no início para a energia de altura no ápice — é a alternativa C.