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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 101 do ENEM PPL 2017

2º dia · Ciências da Natureza · H20 · Física: Cinemática vetorial e composição de movimentos

Um longo trecho retilíneo de um rio tem um afluente perpendicular em sua margem esquerda, conforme mostra a figura. Observado de cima, um barco trafega com velocidade constante pelo afluente para entrar no rio. Sabe-se que a velocidade da correnteza desse rio varia uniformemente, sendo muito pequena junto à margem e máxima no meio. O barco entra no rio e é arrastado lateralmente pela correnteza, mas o navegador procura mantê-lo sempre na direção perpendicular à correnteza do rio e o motor acionado com a mesma potência.

Vista superior de um rio retilíneo com a correnteza orientada da esquerda para a direita, indicada por uma seta. Na margem superior (esquerda), há um afluente perpendicular no qual um barco desce em direção ao leito principal do rio.

Pelas condições descritas, a trajetória que representa o movimento seguido pelo barco é:

  1. A
    Trajetória em linha reta inclinada para baixo e para a direita.
  2. B
    Trajetória composta por um segmento reto inclinado seguido por um segmento horizontal para a direita.
  3. C
    Trajetória com um segmento retilíneo vertical seguido por uma curva em ângulo reto para um segmento horizontal para a direita.
  4. D
    Trajetória curvilínea com concavidade voltada para cima, que se inicia quase na vertical e vai se inclinando gradativamente em direção à horizontal.
  5. E
    Trajetória curvilínea com concavidade voltada para baixo, que se inicia quase na horizontal e vai se tornando cada vez mais vertical.
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Resolução comentada

Use a composição de movimentos: o barco tem uma velocidade própria, perpendicular à correnteza (para baixo na figura), e é arrastado pela correnteza (para a direita). A velocidade resultante é a soma vetorial das duas.

O enunciado diz que a velocidade própria é constante, porque o motor mantém a mesma potência e o barco fica sempre perpendicular à correnteza. Então a componente vertical não muda.

A correnteza é quase nula junto à margem e cresce uniformemente até o meio do rio. Logo, a componente horizontal da velocidade aumenta aos poucos, à medida que o barco avança.

  1. Ao entrar no rio, a componente horizontal é quase zero. A trajetória começa quase vertical.
  2. Conforme o barco se afasta da margem, a componente horizontal cresce e a componente vertical continua a mesma.
  3. A inclinação da trajetória em relação à vertical aumenta gradualmente, e a curva vai se deitando em direção à horizontal.

A trajetória é, então, uma curva que começa quase vertical e se inclina aos poucos para a direita, com concavidade para cima. Isso descarta as trajetórias retas, que exigiriam correnteza constante, e a trajetória em ângulo, que exigiria mudança brusca. Só a figura D mostra essa curva.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AReta inclinada exigiria componente horizontal constante, ou seja, correnteza uniforme desde a entrada.
  • BSupõe velocidade da correnteza constante e depois o barco sendo só arrastado, sem componente vertical, o que contradiz o enunciado.
  • CSupõe que a correnteza não age até o barco chegar ao rio e depois só há movimento horizontal, o que ignora a variação gradual e a velocidade própria constante.
  • EConcavidade invertida: começaria quase horizontal, como se a correnteza fosse forte na margem e o avanço perpendicular aumentasse depois.

Assunto: Cinemática vetorial e composição de movimentos.

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