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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 67 do ENEM PPL 2012

1º dia · Ciências da Natureza · H3 · Física: Leis de Newton e aplicações

Em 1543, Nicolau Copérnico publicou um livro revolucionário em que propunha a Terra girando em torno do seu próprio eixo e rodando em torno do Sol. Isso contraria a concepção aristotélica, que acredita que a Terra é o centro do universo. Para os aristotélicos, se a Terra gira do oeste para o leste, coisas como nuvens e pássaros, que não estão presas à Terra, pareceriam estar sempre se movendo do leste para o oeste, justamente como o Sol. Mas foi Galileu Galilei que, em 1632, baseando-se em experiências, rebateu a crítica aristotélica, confirmando assim o sistema de Copérnico. Seu argumento, adaptado para a nossa época, é: se uma pessoa, dentro de um vagão de trem em repouso, solta uma bola, ela cai junto a seus pés. Mas se o vagão estiver se movendo com velocidade constante, a bola também cai junto a seus pés. Isto porque a bola, enquanto cai, continua a compartilhar do movimento do vagão.

O princípio físico usado por Galileu para rebater o argumento aristotélico foi

  1. A
    a lei da inércia.
  2. B
    ação e reação.
  3. C
    a segunda lei de Newton.
  4. D
    a conservação da energia.
  5. E
    o princípio da equivalência.
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Resolução comentada

Galileu quer explicar por que a bola solta dentro de um vagão em movimento uniforme cai junto aos pés da pessoa, e não para trás.

O conceito por trás disso é a inércia: todo corpo tende a manter seu estado de movimento (repouso ou movimento retilíneo uniforme) enquanto nenhuma força resultante age sobre ele. Esse é o princípio que Newton depois formalizou como primeira lei.

Aplicando ao trem:

  1. Antes de ser solta, a bola está na mão da pessoa e, portanto, se move com a mesma velocidade do vagão.
  2. Ao ser solta, na horizontal nenhuma força relevante age sobre ela. Por inércia, ela mantém a velocidade horizontal que já tinha, a do vagão.
  3. Na vertical, a gravidade a puxa para baixo, e ela cai.
  4. Como a bola e o vagão continuam com a mesma velocidade horizontal, ela cai junto aos pés, exatamente como no vagão parado.

O mesmo vale para a Terra: nuvens, pássaros e objetos soltos compartilham o movimento de rotação do planeta e, por inércia, o mantêm. Por isso não parecem ficar para trás, e a crítica aristotélica cai.

O princípio usado é, portanto, a lei da inércia.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BAção e reação trata de pares de forças entre dois corpos, o que não explica a bola manter a velocidade horizontal do vagão.
  • CA segunda lei relaciona força resultante e aceleração, mas aqui a questão é a manutenção da velocidade sem força horizontal.
  • DA conservação da energia não explica por que a bola cai junto aos pés; o argumento é sobre manter o movimento.
  • EO princípio da equivalência é da relatividade geral (Einstein), posterior a Galileu e não citado no argumento.

Assuntos: Leis de Newton e aplicações, Cinemática vetorial e composição de movimentos.

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Ver como caiu na prova Questão 67 no caderno Branco do ENEM PPL 2012