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Pergunta de: Ciências Humanas e suas Tecnologias

Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura: Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que:

A)  

a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV.

B)  

a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.

C)  

a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.

D)  

a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV.

E)  

a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III.

Soluções

j

juanbacan

hace 8 días

Solução Aprovada

1

Salto con vara — explicación paso a paso de las transformaciones de energía

En un salto ideal (sin pérdidas por aire o fricción) toda la energía del atleta se conserva, simplemente cambia de forma:

  1. Etapa I — Carrera
    El atleta corre y adquiere energía cinética (Ec) gracias a su velocidad.
  2. Etapa II — Clavado de la vara
    Justo al clavar la vara, el atleta todavía posee prácticamente la misma energía cinética que traía de la carrera.
    (En ese instante la vara aún no está flexionada al máximo.)
  3. Etapa III — Flexión máxima de la vara
    La vara se curva y actúa como un resorte: casi toda la energía cinética se transforma en energía potencial elástica (Eel) almacenada en la flexión.
  4. Etapa IV — Punto más alto
    La vara se endereza e impulsa al atleta hacia arriba. La energía elástica se convierte en energía potencial gravitacional (Epg) al ganar altura.
    En el instante más alto, la velocidad es prácticamente cero y la energía está casi toda como Epg.

¿Cuál conversión asegura la mayor altura?

  • Queremos que la Ec que aún existe en la etapa II (justo antes de que la vara se cargue por completo) termine, después de la flexión y el impulso, completamente como Epg en la etapa IV (punto más alto).
  • Esto describe exactamente la opción B del ejercicio:
    «la energía cinética, representada en la etapa II, sea totalmente convertida en energía potencial gravitacional, representada en la etapa IV».

Por qué las otras opciones no sirven

  • A) Propone terminar con energía elástica; pero en el punto más alto ya casi no hay flexión.
  • C) Pide que la Ec de la etapa I llegue directa a la Epg de la etapa III, ignorando la flexión-impulso de la vara.
  • D) y E) Intercambian formas de energía que no coinciden con las etapas indicadas en el salto real.

Conclusión: para un salto óptimo, la energía cinética aún presente justo al clavar la vara (etapa II) debe terminar íntegra como energía potencial gravitacional en el punto más alto (etapa IV). Esa es la opción B.

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