Alternativa correta: D - 6,0 m/s.

Tema central da questão: A questão aborda Cinemática e Conservação de Energia Mecânica no contexto de um pêndulo simples. É fundamental saber calcular a velocidade de corpos em movimento sob ação da gravidade, usando energia potencial e cinética.

Resumo teórico: Quando uma esfera (massa m) ligada a um fio é abandonada de uma posição elevada, parte de sua energia potencial gravitacional se converte em energia cinética durante o movimento. O princípio que rege essa transformação é a Conservação de Energia Mecânica (ver: Halliday & Resnick, "Fundamentos de Física").

Aplicação: Ao soltar a esfera de uma posição onde o fio está horizontal, toda a energia potencial é transformada em cinética quando o pêndulo atinge 60° da vertical:

• Altura inicial (fio horizontal): h₁ = L
• Altura final (fio a 60° da vertical): h₂ = L·cos(60°) = L·0,5
• Variação de altura: Δh = L - L/2 = L/2 = 3,6/2 = 1,8 m

Cálculo:

Energia potencial perdida = energia cinética ganha:

m·g·Δh = ½·m·v²

g·Δh = ½·v²

10·1,8 = ½·v²

18 = ½·v² → v² = 36 → v = 6,0 m/s

Justificativa da alternativa correta: A alternativa D expressa exatamente o valor da velocidade calculada. O resultado é obtido pela correta aplicação da conservação de energia, sem considerar resistência do ar ou outras forças dissipativas.

Análise das alternativas incorretas:

• A - 6,4 m/s: Superestima o valor; pode resultar de erro no cálculo ou na conversão de unidades/ângulos.
• B - 6√2 m/s: Valor incompatível com o resultado matemático; confusão ao aplicar relações trigonométricas.
• C - 8,0 m/s: Também é um valor maior que o correto, possivelmente resultado de usar altura total ou esquecer o fator ½.

Estratégias para interpretar esse tipo de questão:

• Identifique rapidamente se é caso de conservação de energia.
• Desenhe o esquema e destaque as alturas envolvidas.
• Fique atento a pegadinhas de ângulo (confundir horizontal com vertical) e conversão de unidades.

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