Questão 131 do ENEM 2018 (Ciências da Natureza)

Question

Um projetista deseja construir um brinquedo que lance um pequeno cubo ao longo de um trilho horizontal, e o dispositivo precisa oferecer a opção de mudar a velocidade de lançamento. Para isso, ele utiliza uma mola e um trilho onde o atrito pode ser desprezado, conforme a figura.

Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve

A) manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação.
B) manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.
C) manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação.
D) trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter a deformação.
E) trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação.

Accepted Answer

Alternativa B: manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.

A energia elástica armazenada na mola é proporcional ao quadrado da deformação (E = kx²/2), e essa energia se converte em energia cinética do cubo (E = mv²/2); portanto, para quadruplicar a velocidade, é preciso multiplicar a energia por 16 (já que v² aumenta 16 vezes), o que significa aumentar a deformação da mola em 4 vezes (mantendo a mesma mola), já que a energia é proporcional ao quadrado da deformação. Esse raciocínio confirma a alternativa que propõe aumentar em quatro vezes a deformação da mesma mola.

Questão 131 do ENEM 2018

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