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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 113 do ENEM 2020

2º dia · Ciências da Natureza · H3 · Física: Lançamento horizontal e oblíquo

Nos desenhos animados, com frequência se vê um personagem correndo na direção de um abismo, mas, ao invés de cair, ele continua andando no vazio e só quando percebe que não há nada sob seus pés é que ele para de andar e cai verticalmente. No entanto, para observar uma trajetória de queda num experimento real, pode-se lançar uma bolinha, com velocidade constante (V_0), sobre a superfície de uma mesa e verificar o seu movimento de queda até o chão.

Qual figura melhor representa a trajetória de queda da bolinha?

  1. A
    Bolinha na borda de uma mesa, com velocidade inicial horizontal para a direita indicada por V₀. A trajetória tracejada segue horizontalmente e depois desce verticalmente até o solo.
  2. B
    Bolinha na borda de uma mesa, com velocidade inicial horizontal para a direita indicada por V₀. A trajetória tracejada é uma reta diagonal descendente até o solo.
  3. C
    Bolinha na borda de uma mesa, com velocidade inicial horizontal para a direita indicada por V₀. A trajetória tracejada desce verticalmente da borda até o solo.
  4. D
    Bolinha na borda de uma mesa, com velocidade inicial horizontal para a direita indicada por V₀. A trajetória tracejada é uma curva que começa horizontalmente e se torna cada vez mais inclinada para baixo até atingir o solo.
  5. E
    Bolinha na borda de uma mesa, com velocidade inicial horizontal para a direita indicada por V₀. A trajetória tracejada começa inclinada para baixo e se curva até ficar quase horizontal ao atingir o solo.
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Resolução comentada

Quando a bolinha sai da borda da mesa, o movimento é um lançamento horizontal. Ele se decompõe em dois movimentos independentes.

  1. Horizontal: depois que sai da mesa, nenhuma força horizontal atua (desprezando o ar). Pela inércia, a velocidade horizontal continua V_0, constante (MRU): x = V_0\,t.

  2. Vertical: a gravidade age, e a bolinha parte com velocidade vertical nula. Trata-se de queda livre (MRUV): y = \dfrac{g\,t^2}{2} e v_y = g\,t.

  3. Trajetória: isolando t = x/V_0 e substituindo em y, temos y = \dfrac{g}{2V_0^2}\,x^2, uma parábola.

Como v_y começa em zero e cresce, a curva começa tangente à horizontal, pois a bolinha sai só com V_0. Depois, ela fica cada vez mais inclinada para baixo, pois v_y aumenta enquanto V_0 não muda.

O personagem do desenho animado erra ao supor que a velocidade horizontal cessa de repente, o que daria o trecho reto seguido de queda vertical. Na realidade, o movimento horizontal e a queda ocorrem ao mesmo tempo.

A figura com a curva que parte na horizontal e se inclina cada vez mais é a da alternativa D.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A reproduz a ilusão do desenho animado, em que o personagem anda no vazio e só depois cai na vertical.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Arepete a ideia do desenho animado: horizontal e depois vertical, como se a velocidade horizontal sumisse na borda.
  • Breta diagonal implicaria velocidade vertical constante desde o início, mas a gravidade a faz crescer a partir de zero.
  • Cqueda vertical exigiria anular V_0, mas não há força horizontal para isso.
  • Ea curva começa inclinada e vai ficando horizontal, o que inverte o comportamento de v_y, que aumenta.

Assunto: Lançamento horizontal e oblíquo.

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