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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 67 do ENEM 2014

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

Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.

Esquema mostrando dois planos inclinados interligados por uma base horizontal. No plano inclinado da direita, denominado "Ângulo do plano de descida", uma esfera de metal parte de uma altura marcada por uma linha pontilhada horizontal ("Nível de abandono da esfera"). No lado esquerdo, há uma rampa menos inclinada, rotulada com "Ângulo do plano de subida".

Galileu e o plano inclinado. Disponível em: www.fisica.ufpb.br. Acesso em: 21 ago. 2012 (adaptado).

Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera

  1. A
    manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.
  2. B
    manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.
  3. C
    diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
  4. D
    diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.
  5. E
    aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Este é o experimento de pensamento de Galileu que leva ao princípio da inércia: um corpo sem força resultante mantém sua velocidade (em módulo, direção e sentido).

No plano de subida, a componente do peso ao longo do plano (P\,\sen\theta) freia a esfera. Quanto menor o ângulo, menor essa componente e mais longe a esfera precisa ir para chegar ao mesmo nível.

  1. Com \theta diminuindo, a desaceleração a = g\,\sen\theta diminui.
  2. Se \theta = 0, então \sen 0 = 0 e a desaceleração é nula.
  3. Na superfície horizontal sem atrito, o peso é equilibrado pela normal e não há outra força na direção do movimento.
  4. A força resultante é nula, então a velocidade não muda: o movimento é retilíneo uniforme, e a esfera nunca atinge o nível original.

O enunciado usa "impulso" no sentido de força. A esfera não precisa de "impulso" para continuar em movimento: isso é a ideia aristotélica, que Galileu refutou. O que mantém a velocidade constante é a ausência de força resultante.

A alternativa A traz a conclusão e a justificativa corretas.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa B engana porque chega à conclusão certa (velocidade constante), mas com a justificativa errada, de que o impulso da descida continua empurrando a esfera.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BAcerta a velocidade constante, mas a justifica com a ideia aristotélica de que o impulso da descida continua empurrando a esfera.
  • CSupõe que a esfera precisa de uma força para se manter em movimento, o que contraria a inércia.
  • DNo plano horizontal sem atrito não há força contrária ao movimento.
  • ESem força resultante não há aceleração; a velocidade não aumenta.

Assunto: Leis de Newton e aplicações.

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