Questão 67 do ENEM PPL 2014

1º dia · Ciências da Natureza

Na Antiguidade, algumas pessoas acreditavam que, no lançamento oblíquo de um objeto, a resultante das forças que atuavam sobre ele tinha o mesmo sentido da velocidade em todos os instantes do movimento. Isso não está de acordo com as interpretações científicas atualmente utilizadas para explicar esse fenômeno.

Desprezando a resistência do ar, qual é a direção e o sentido do vetor força resultante que atua sobre o objeto no ponto mais alto da trajetória?

  1. A
    Indefinido, pois ele é nulo, assim como a velocidade vertical nesse ponto.
  2. B
    Vertical para baixo, pois somente o peso está presente durante o movimento.
  3. C
    Horizontal no sentido do movimento, pois devido à inércia o objeto mantém seu movimento.
  4. D
    Inclinado na direção do lançamento, pois a força inicial que atua sobre o objeto é constante.
  5. E
    Inclinado para baixo e no sentido do movimento, pois aponta para o ponto onde o objeto cairá.
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Resolução comentada

Sem resistência do ar, a única força que age sobre o objeto depois de lançado é o peso, que aponta sempre na vertical, para baixo. Isso vale em todos os instantes da trajetória, inclusive no ponto mais alto.

A ideia antiga, de que a força resultante teria o mesmo sentido da velocidade, confunde força com velocidade. Pela 2ª lei de Newton, a força resultante tem a direção e o sentido da aceleração, não da velocidade:

\vec{F}_R = m\vec{a}

No lançamento oblíquo, a aceleração é a da gravidade, g \approx 9{,}8\ \text{m/s}^2, vertical para baixo, constante do começo ao fim.

No ponto mais alto:

  1. A componente vertical da velocidade vale zero, mas só por um instante, pois o objeto está trocando a subida pela descida.
  2. A componente horizontal continua igual, porque nenhuma força horizontal atua (inércia).
  3. A aceleração continua sendo g para baixo, então a força resultante é o peso: \vec{F}_R = m\vec{g}, não nula, vertical, para baixo.

Assim, a força resultante é vertical para baixo porque só o peso atua durante todo o movimento.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana ao associar velocidade vertical zero no topo a força nula, mas o que se anula é a velocidade, não a aceleração.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aconfunde velocidade vertical nula com força nula; a aceleração da gravidade continua atuando no ponto mais alto.
  • Ca inércia explica a velocidade horizontal constante, mas não é uma força; não há força horizontal.
  • Dsupõe que a força inicial do lançamento continua atuando, o que não ocorre depois que o objeto deixa a mão.
  • Efaz a força apontar para o ponto de queda; o peso é sempre vertical, sem componente horizontal.

Assuntos: lançamento oblíquo, leis de Newton, força peso.

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