Questão 131 do ENEM PPL 2018

2º dia · Ciências da Natureza

Ao soltar um martelo e uma pena na Lua em 1973, o astronauta David Scott confirmou que ambos atingiram juntos a superfície. O cientista italiano Galileu Galilei (1564-1642), um dos maiores pensadores de todos os tempos, previu que, se minimizarmos a resistência do ar, os corpos chegariam juntos à superfície.

OLIVEIRA, A. A influência do olhar. Disponível em: www.cienciahoje.org.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado).

Na demonstração, o astronauta deixou cair em um mesmo instante e de uma mesma altura um martelo de 1{,}32\text{ kg} e uma pena de 30\text{ g}. Durante a queda no vácuo, esses objetos apresentam iguais

  1. A
    inércias.
  2. B
    impulsos.
  3. C
    trabalhos.
  4. D
    acelerações.
  5. E
    energias potenciais.
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Resolução comentada

Na Lua não há atmosfera, então a única força que age sobre cada objeto é o peso, P = m\,g_{\text{Lua}}.

Pela segunda lei de Newton, F = m\,a. Igualando o peso à força resultante:

m\,g_{\text{Lua}} = m\,a \Rightarrow a = g_{\text{Lua}}

A massa se cancela. Assim, a aceleração depende só do local (a gravidade lunar) e não do corpo. O martelo (1{,}32\ \text{kg}) e a pena (30\ \text{g}) têm a mesma aceleração, e por isso, soltos juntos e da mesma altura, chegam juntos ao solo.

Conferindo as outras grandezas, todas dependem da massa, que é muito diferente entre os dois objetos:

  1. Inércia: é medida pela massa, logo é diferente.
  2. Impulso: I = F\,\Delta t = m\,g\,\Delta t; com o mesmo tempo de queda, varia com m.
  3. Trabalho: \tau = m\,g\,h; com a mesma altura, varia com m.
  4. Energia potencial: E_p = m\,g\,h; também varia com m.

Só a aceleração é igual.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aa inércia é medida pela massa, que é bem diferente entre o martelo e a pena.
  • Bo impulso m\,g\,\Delta t depende da massa, então difere mesmo com o mesmo tempo de queda.
  • Co trabalho do peso m\,g\,h depende da massa, logo é maior para o martelo.
  • Ea energia potencial m\,g\,h também é proporcional à massa, então difere.

Assuntos: queda livre, segunda lei de Newton.

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