Questão 86 do ENEM 2012 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar o comportamento de três tipos de energia associadas ao movimento do carro: a energia cinética, a energia potencial gravitacional e a energia mecânica.

Energia Cinética ($E_c$)

A energia cinética está associada ao movimento do corpo e depende da sua massa ($m$) e da sua velocidade ($v$), sendo calculada pela fórmula: $E_c = \frac{1}{2}mv^2$ O enunciado nos diz que o motorista faz com que o carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante. Como a massa do carro não muda e a velocidade também não, podemos concluir que a energia cinética se mantém constante.

Energia Potencial Gravitacional ($E_p$)

A energia potencial gravitacional está relacionada à altura ($h$) em que o corpo se encontra em relação a um referencial, sob a ação da aceleração da gravidade ($g$). Sua fórmula é: $E_p = mgh$ A questão afirma que o carro está descendo uma ladeira. Isso significa que a sua altura ($h$) em relação ao solo está diminuindo. Consequentemente, a energia potencial gravitacional diminui.

Energia Mecânica ($E_m$)

A energia mecânica de um sistema é simplesmente a soma da sua energia cinética com a sua energia potencial: $E_m = E_c + E_p$ Já vimos que a energia cinética ($E_c$) permanece constante e que a energia potencial gravitacional ($E_p$) diminui. Se somarmos um valor constante com um valor que está ficando cada vez menor, o resultado dessa soma também ficará menor. Portanto, a energia mecânica diminui.

Isso ocorre porque, para manter a velocidade constante na descida, o motorista precisa usar os freios ou o freio-motor. Essas forças dissipativas realizam um trabalho resistente, transformando parte da energia mecânica em energia térmica (calor), o que faz com que a energia mecânica total do sistema não se conserve.

Analisando as alternativas, a única que descreve corretamente essa situação é a Alternativa D, que afirma que a energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.