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Questão 99 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H20 · Física: Velocidade média e movimento uniforme

No dia 14 de julho de 2015, a sonda espacial norte-americana New Horizons atingiu o ponto mais próximo que qualquer artefato humano esteve do planeta-anão Plutão. Neste instante a distância da sonda à Terra era de aproximadamente 5 bilhões de quilômetros. As primeiras imagens de Plutão não chegaram à Terra instantaneamente quando enviadas através de um sinal de rádio, pois a velocidade da luz é de 3 \times 10^8\text{ m/s}.

NOGUEIRA, S. Uma jornada até Plutão. Pesquisa Fapesp, n. 234, ago. 2015. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br. Acesso em: 2 jul. 2019 (adaptado).

No momento da máxima aproximação de Plutão, o valor mais próximo do tempo decorrido entre o envio de uma imagem pela antena transmissora da sonda e sua recepção por uma antena receptora na Terra é

  1. A
    4{,}6 \times 10^3\text{ s}.
  2. B
    9{,}3 \times 10^3\text{ s}.
  3. C
    1{,}6 \times 10^1\text{ s}.
  4. D
    1{,}7 \times 10^4\text{ s}.
  5. E
    3{,}4 \times 10^4\text{ s}.
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Resolução comentada

O sinal de rádio é uma onda eletromagnética e viaja com a velocidade da luz, constante. Como o movimento é uniforme, vale v = \dfrac{\Delta s}{\Delta t}, ou seja, \Delta t = \dfrac{\Delta s}{v}.

O enunciado dá a distância em quilômetros e a velocidade em m/s, então é preciso converter a unidade.

  1. Distância: 5\text{ bilhões de km} = 5\times 10^9\ \text{km} = 5\times 10^{9}\times 10^{3}\ \text{m} = 5\times 10^{12}\ \text{m}.

  2. Tempo:

    \Delta t = \frac{5\times 10^{12}}{3\times 10^{8}} \approx 1{,}67\times 10^{4}\ \text{s}

O sinal faz apenas um trajeto (da sonda até a Terra), então não se multiplica por 2. Esse tempo equivale a cerca de 4,6 horas, o que é coerente com a distância enorme.

O valor mais próximo é 1{,}7\times 10^4\ \text{s}.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana quem usa a distância em km com a velocidade em m/s sem converter; a E pega quem conta ida e volta.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AParece vir de dividir o tempo por 3,6 (confunde s com h) ou de erro de conversão; não corresponde a 5\times10^{12}/(3\times10^8).
  • BResultado de erro na conta da divisão, com valor cerca da metade do correto.
  • CEsquece de converter km para m, obtendo 5\times10^9/3\times10^8\approx 16{,}7 s.
  • EDobra o resultado, considerando ida e volta do sinal, mas o sinal só vai da sonda à Terra.

Assunto: Velocidade média e movimento uniforme.

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