Questão resolvida sobre conservação da energia, da UEA 2025

(UEA/2025) Um motorista distraído está descendo uma pista de declive acentuado com seu carro quando percebe que logo à frente há uma lombada. Assustado, o motorista inicia o processo de frenagem, de forma que o carro começa a derrapar. Derrapando, o carro diminui sua velocidade até parar pouco antes da lombada.

Suponha que, nesse processo, estavam envolvidas apenas a energia cinética do carro (E_c), a energia potencial gravitacional do carro (E_P), a energia térmica dos pneus (E_Tp) e a energia térmica do asfalto da pista (E_Ta). Considerando a variação dessas grandezas, representada por Δ, desde o início da frenagem até a parada do carro, tem-se que:

A) ΔE_c = 0
B) ΔE_Ta + ΔE_Tp = 0
C) ΔE_c + ΔE_P + ΔE_Tp + ΔE_Ta = 0
D) ΔE_c + ΔE_P = 0
E) ΔE_P = 0

RESOLUÇÃO:
Se considerarmos o conjunto formado pelo carro e pela pista como um sistema fechado e isolado, a energia total desse sistema não se perde, ela apenas se transforma de um tipo para outro. Portanto, a variação da energia total do sistema é igual a zero (ΔE = 0) .
Vamos analisar o que acontece com cada tipo de energia durante o processo de descida e frenagem:
Energia Cinética (E_c): O carro estava em movimento e freou até parar. Sua velocidade diminuiu, logo, sua energia cinética diminuiu. Temos uma variação negativa (ΔE_c <0).
Energia Potencial Gravitacional (E_P )  : O carro estava descendo um declive, ou seja, perdendo altura. Portanto, sua energia potencial gravitacional diminuiu. Temos uma variação negativa (Δ E_P<0).

Energia Térmica dos pneus (E_Tp) e do asfalto (E_Ta): Ao derrapar, o atrito entre os pneus e a pista gera calor. A energia mecânica que o carro está perdendo (cinética e potencial) está sendo transformada em energia térmica (calor). Isso faz com que a temperatura, e consequentemente a energia térmica, dos pneus e do asfalto aumente. Temos variações positivas (ΔE_Tp >0   e  ΔE_Ta >0)

Como a energia apenas se transformou e a energia total do sistema se conserva, a soma de todas essas variações deve ser obrigatoriamente igual a zero:

ΔE_c + ΔE_p + ΔE_Tp + ΔE_Ta = 0

Resp.: C

VEJA TAMBÉM:
– Questão resolvida sobre conservação da energia, da FAI 2015
– Resolução da questão sobre conservação da energia, da Humanitas 2017-2
– Questão resolvida sobre montanha russa e energia mecânica, da Fuvest 2025