Questão 128 do ENEM 2018

Question

Em desenhos animados é comum vermos a personagem tentando impulsionar um barco soprando ar contra a vela para compensar a falta de vento. Algumas vezes usam o próprio fôlego, foles ou ventiladores. Estudantes de um laboratório didático resolveram investigar essa possibilidade. Para isso, usaram dois pequenos carros de plástico, A e B, instalaram sobre estes pequenas ventoinhas e fixaram verticalmente uma cartolina de curvatura parabólica para desempenhar uma função análoga à vela de um barco. No carro B inverteu-se o sentido da ventoinha e manteve-se a vela, a fim de manter as características físicas do barco, massa e formato da cartolina. As figuras representam os carros produzidos. A montagem do carro A busca simular a situação dos desenhos animados, pois a ventoinha está direcionada para a vela.

Carro A

Carro A: carrinho sobre quatro rodas com ventoinha à esquerda soprando ar em direção à cartolina curva (vela) posicionada à direita.
Carro B: carrinho sobre quatro rodas com ventoinha à esquerda voltada para fora, soprando ar para a esquerda, e a mesma cartolina curva (vela) posicionada à direita.

Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros A (V_{\text{A}}) e B (V_{\text{B}}) para o mesmo intervalo de tempo.

A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que:

A
V_{\text{A}} = 0; V_{\text{B}} > 0; o carro A não se move.
B
0 < V_{\text{A}} < V_{\text{B}}; o carro A se move para a direita.
C
0 < V_{\text{A}} < V_{\text{B}}; o carro A se move para a esquerda.
D
0 < V_{\text{B}} < V_{\text{A}}; o carro A se move para a direita.
E
0 < V_{\text{B}} < V_{\text{A}}; o carro A se move para a esquerda.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 128 do ENEM 2018

2º dia · Ciências da Natureza · H3 · Física: Impulso e quantidade de movimento

Em desenhos animados é comum vermos a personagem tentando impulsionar um barco soprando ar contra a vela para compensar a falta de vento. Algumas vezes usam o próprio fôlego, foles ou ventiladores. Estudantes de um laboratório didático resolveram investigar essa possibilidade. Para isso, usaram dois pequenos carros de plástico, A e B, instalaram sobre estes pequenas ventoinhas e fixaram verticalmente uma cartolina de curvatura parabólica para desempenhar uma função análoga à vela de um barco. No carro B inverteu-se o sentido da ventoinha e manteve-se a vela, a fim de manter as características físicas do barco, massa e formato da cartolina. As figuras representam os carros produzidos. A montagem do carro A busca simular a situação dos desenhos animados, pois a ventoinha está direcionada para a vela.

Carro A

Carro A: carrinho sobre quatro rodas com ventoinha à esquerda soprando ar em direção à cartolina curva (vela) posicionada à direita.
Carro B: carrinho sobre quatro rodas com ventoinha à esquerda voltada para fora, soprando ar para a esquerda, e a mesma cartolina curva (vela) posicionada à direita.

Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros A (V_{\text{A}}) e B (V_{\text{B}}) para o mesmo intervalo de tempo.

A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que:

A
V_{\text{A}} = 0; V_{\text{B}} > 0; o carro A não se move.
B
0 < V_{\text{A}} < V_{\text{B}}; o carro A se move para a direita.
C
0 < V_{\text{A}} < V_{\text{B}}; o carro A se move para a esquerda.
D
0 < V_{\text{B}} < V_{\text{A}}; o carro A se move para a direita.
E
0 < V_{\text{B}} < V_{\text{A}}; o carro A se move para a esquerda.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

No carro B, a ventoinha lança ar para a esquerda. Pela conservação da quantidade de movimento, o ar exerce no carro uma força para a direita, fazendo-o avançar nesse sentido.

No carro A, a ventoinha lança ar para a direita e, sozinha, tenderia a empurrar o carro para a esquerda. Mas o ar atinge a cartolina curva e é desviado de volta para a esquerda. Ao mudar o sentido do movimento do ar, a cartolina recebe uma força para a direita. Essa força supera a reação da ventoinha, de modo que o carro A também se move para a direita.

A diferença está no aproveitamento do fluxo: no carro B, o ar é lançado diretamente para fora, produzindo propulsão. No A, parte do ar pode escapar sem ser redirecionada pela cartolina, e o desvio não é perfeitamente eficiente. Por isso, o efeito resultante é menor: 0<V_{\text{A}}<V_{\text{B}}.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem considera apenas o impacto do ar na vela e esquece que ele é desviado de volta.

Por que as outras alternativas estão erradas

ADesconsidera que a cartolina curva desvia o ar e produz movimento no carro A.
CInverte o sentido do movimento do carro A.
DSupõe que o desvio do ar no carro A gera propulsão maior que o lançamento direto no B.
EInverte o sentido do carro A e também a comparação entre as velocidades.

Assunto: Impulso e quantidade de movimento.

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