Exame de Física e Química A 2026 · 2.ª fase — item 4.1, resolvido

O ponto de partida. A energia mecânica de um sistema é a soma da sua energia cinética com a sua energia potencial — aqui, a potencial gravítica do sistema satélite + Terra:

O que decide se ela se conserva é o tipo de forças que realizam trabalho. Há dois tipos:

• as forças conservativas (a força gravítica é o exemplo da prova) realizam um trabalho que só depende das posições inicial e final, e que é igual ao simétrico da variação da energia potencial, $W_{{\vec{F}}_{\mathrm{g}}}=-\Delta E_{\mathrm{pg}}$. Limitam-se a converter energia potencial em cinética, ou o contrário, sem mudar a soma;
• as forças não conservativas (a resistência do ar, o atrito) realizam um trabalho que depende do percurso, e esse trabalho é exatamente a variação da energia mecânica — está no formulário:

Daqui sai a regra: a energia mecânica conserva-se se, e só se, o trabalho das forças não conservativas for nulo. Quando forças como a resistência do ar realizam trabalho negativo, a energia mecânica diminui — dizem-se dissipativas, porque essa energia passa a energia interna do corpo e do meio (aquece-os).

Cada opção diz duas coisas — se a energia mecânica se conserva e porquê — e as duas têm de estar certas.

1.º — o que acontece a cada parcela da energia mecânica

• Energia cinética: o módulo da velocidade mantém-se constante, por isso $E_{\mathrm{c}}=\frac{1}{2}m{v}^2$ não varia.
• Energia potencial gravítica: a altitude diminui, por isso $E_{\mathrm{pg}}=mgh$ diminui.

A soma das duas diminui: $\Delta E_{\mathrm{m}}=\Delta E_{\mathrm{c}}+\Delta E_{\mathrm{pg}}=0+\Delta E_{\mathrm{pg}}<0$. A energia mecânica não se conserva.

2.º — porque é que não se conserva

Pela relação $W_{{\vec{F}}_{\mathrm{NC}}}=\Delta E_{\mathrm{m}}$, se a energia mecânica diminuiu, houve forças não conservativas a realizar trabalho negativo. O enunciado diz-te qual: o satélite incinera-se «devido à resistência do ar». A resistência do ar opõe-se ao movimento e transfere energia para o satélite e para o ar como energia interna — tanta que o satélite se desintegra. É uma força dissipativa.

Repara no que mantém a velocidade constante enquanto o satélite desce: a força gravítica tende a aumentá-la (realiza trabalho positivo), e a resistência do ar tende a diminuí-la (realiza trabalho negativo). Com a velocidade constante, pelo Teorema da Energia Cinética a soma dos dois trabalhos é nula — a resistência do ar «retira», a cada metro, exatamente a energia que a força gravítica «dá». O resultado é a energia potencial gravítica a transformar-se, toda, em energia interna.

Resposta: opção (C).

uma situação que conheces

É o mesmo que acontece a um paraquedista que cai com velocidade terminal: desce a velocidade constante, a energia cinética não muda, a energia potencial diminui e a energia mecânica diminui com ela. Em qualquer queda a velocidade constante, a energia mecânica diminui — e a causa é sempre uma força dissipativa a compensar a força gravítica.

a origem de cada opção errada

• (A) se conserva, pois apenas atuam forças conservativas — erra as duas metades. Esquece a resistência do ar, que o próprio enunciado nomeia, e não faz o balanço da energia: com $E_{\mathrm{c}}$ constante e $E_{\mathrm{pg}}$ a diminuir, a soma não pode manter-se.
• (B) se conserva, pois não atuam forças dissipativas — a justificação é coerente com a conclusão (sem forças dissipativas, a energia mecânica conservava-se), mas a premissa é falsa: atua a resistência do ar, e é ela que incinera o satélite. Quem a escolhe pode ter pensado que «velocidade constante» significa «energia constante» — e esqueceu-se da energia potencial.
• (D) não se conserva, pois não atuam forças conservativas — acerta na conclusão e erra a razão. A força gravítica atua sempre sobre o satélite, e é conservativa. A energia mecânica não deixa de se conservar por faltarem forças conservativas; deixa de se conservar porque há forças não conservativas a realizar trabalho. A presença de forças conservativas nunca é o que está em causa.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla: os $10$ pontos são tudo ou nada.

• Ler «velocidade constante» como «energia mecânica constante». A energia mecânica também tem a parcela potencial, e aqui é essa que varia.
• Escolher pela primeira metade e não ler a segunda. (C) e (D) começam igual; só a razão as distingue, e a de (D) é falsa.
• Pensar que a conservação depende de haver forças conservativas. O critério é o trabalho das forças não conservativas: nulo, conserva-se; diferente de zero, não se conserva.
• Não indicar a versão da prova. Pelos critérios gerais, a ausência de indicação inequívoca da versão implica zero pontos nos itens de seleção.
• Assinalar duas opções. Só é classificada a resposta que surgir em primeiro lugar.

para reconhecer o próximo exercício deste tipo

Para decidir se a energia mecânica se conserva, faz duas verificações: (1) o balanço — o que acontece à energia cinética e à potencial, e portanto à soma; (2) a causa — há forças não conservativas a realizar trabalho? A regra que liga as duas é $W_{{\vec{F}}_{\mathrm{NC}}}=\Delta E_{\mathrm{m}}$. Um corpo que desce com velocidade constante perde sempre energia mecânica, e há sempre uma força dissipativa a fazê-lo.