Um carro de massa igual a 1t está se movendo com uma velocidade de 12m/s. Com o objetivo de fazer uma ultrapassagem, o motorista pisa forte o acelerador, fazendo com que o motor desenvolva uma potência constante igual a 32kW durante 4s. Após esses 4s o carro adquiriu uma velocidade de
- A)16m/s.
Errada, porque 16 m/s não corresponde ao ganho de energia fornecido pela potência constante no intervalo de 4 s.
- B)18m/s.
Errada, pois a variação de velocidade ainda fica abaixo do necessário para atingir esse valor após receber 128 kJ.
- C)20m/s.
Certa, porque a energia cinética final sobe de 72 kJ para 200 kJ, o que leva à velocidade de 20 m/s.
- D)24m/s.
Errada, pois 24 m/s exigiria uma energia final bem maior do que a fornecida pelo motor no tempo dado.
Gabarito: C
Quando a potência do motor é constante, a ideia-chave é que ele entrega energia por segundo na mesma taxa. Em Física, isso aparece em P = F.v, e também como a variação da energia cinética ao longo do tempo. Como o carro já estava em movimento, a potência não vira aceleração “direta” como num MRUV simples com força constante, mas ainda assim dá para resolver pela energia. A energia cinética é K = (m.v²)/2. Se a potência é constante, então a energia cinética aumenta linearmente com o tempo: ΔK = P.Δt. Aqui, o motor fornece 32 kW durante 4 s, então a energia adicionada ao carro é 32 000 × 4 = 128 000 J. No início, com massa de 1 t = 1000 kg e velocidade de 12 m/s, a energia cinética era K0 = 1000·12²/2 = 72 000 J. Somando a energia recebida, fica Kf = 200 000 J. Aplicando de novo K = (m.v²)/2, temos 1000·v²/2 = 200 000, logo v² = 400 e v = 20 m/s. Por isso, o gabarito é a alternativa C. É um caso clássico em que a banca mistura movimento com potência para testar se você pensa em energia cinética em vez de tentar decorar uma fórmula de aceleração que nem foi dada.