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Questão 100 do ENEM 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H3 · Física: Atrito e resistência do ar

No seu estudo sobre a queda dos corpos, Aristóteles afirmava que se abandonarmos corpos leves e pesados de uma mesma altura, o mais pesado chegaria mais rápido ao solo. Essa ideia está apoiada em algo que é difícil de refutar, a observação direta da realidade baseada no senso comum.

Após uma aula de física, dois colegas estavam discutindo sobre a queda dos corpos, e um tentava convencer o outro de que tinha razão:

Colega A: “O corpo mais pesado cai mais rápido que um menos pesado, quando largado de uma mesma altura. Eu provo, largando uma pedra e uma rolha. A pedra chega antes. Pronto! Tá provado!”.

Colega B: “Eu não acho! Peguei uma folha de papel esticado e deixei cair. Quando amassei, ela caiu mais rápido. Como isso é possível? Se era a mesma folha de papel, deveria cair do mesmo jeito. Tem que ter outra explicação!”.

HÜLSENDEGER, M. Uma análise das concepções dos alunos sobre a queda dos corpos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, n. 3, dez. 2004 (adaptado).

O aspecto físico comum que explica a diferença de comportamento dos corpos em queda nessa discussão é o(a)

  1. A
    peso dos corpos.
  2. B
    resistência do ar.
  3. C
    massa dos corpos.
  4. D
    densidade dos corpos.
  5. E
    aceleração da gravidade.
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Resolução comentada

Sem ar, todos os corpos abandonados da mesma altura caem com a mesma aceleração g, independentemente da massa ou do peso. Esse é o resultado que Galileu contrapôs a Aristóteles. Na queda real, porém, além do peso atua a força de resistência do ar, que se opõe ao movimento e depende da forma do corpo, da área frontal e da velocidade.

Aplicando isso às duas situações:

  1. Pedra e rolha: a rolha é leve e tem grande área em relação ao seu peso, então a resistência do ar reduz mais a sua aceleração. Por isso a pedra chega antes, sem que o peso seja a causa em si.
  2. Folha esticada e folha amassada: a massa e o peso são os mesmos nos dois casos, e a densidade do material também. Muda só a forma. Amassada, a folha tem menor área exposta ao ar, sofre menos resistência e cai mais rápido.

O que explica o comportamento nos dois relatos é a resistência do ar. Peso, massa e densidade do material não mudam entre a folha esticada e a amassada. A aceleração da gravidade é a mesma para todos os corpos no local.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO peso da folha é igual esticada ou amassada, então não explica a diferença observada pelo colega B.
  • CA massa da folha não muda ao ser amassada; e sem ar a massa não altera o tempo de queda.
  • DA densidade do material da folha é a mesma; só a forma (área exposta ao ar) muda.
  • EA aceleração da gravidade é a mesma para todos os corpos no local, logo não distingue os casos.

Assunto: Atrito e resistência do ar.

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