Veja uma Questão do Enem Envolvendo as Leis de Newton

As leis de Newton, como todos sabem, lançaram as bases do que hoje denominamos de Física Mecânica, a partir da qual diversos avanços técnicos e teóricos foram possíveis. Estas leis conseguem explicar grande parte dos fenômenos envolvidos no cotidiano das pessoas, como a queda de um objeto ou a construção de uma ponte, apesar de serem impróprias quando tratamos de velocidades muito elevadas ou de objetos em escala nanométrica. Por serem tão relevantes, as leis de Newton são muito exigidas em vestibulares, e não poderia ser diferente com o Enem.

Pensando no seu preparo para o Exame Nacional do Ensino Médio, trouxemos uma questão comentada em detalhes. Nela será possível compreender alguns conceitos fundamentais para ir bem no dia da prova.

Enem 2011 – Caderno Amarelo – Questão 81

Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência:

  1. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior;
  2. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la.
  3. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá-la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto é, a distância que ela percorre durante a queda.

O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação.

Disponível em: http://www.br.geocites.com.
Disponível em: http://www.br.geocites.com.

A distância percorrida pela régua aumenta mais rapidamente que o tempo de reação porque a

a) energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido.
b) resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade.
c) aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado.
d) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado.
e) velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear de tempo.

RESOLUÇÃO E COMENTÁRIOS

Alternativa D

Ao soltar a régua, a mesma cairá em queda livre. Em outras palavras, movimento retilíneo uniformemente variado (M.U.V.), ou seja, movimento em que gradativamente há aumento de velocidade, devido à aceleração da gravidade. Como a velocidade aumenta, o espaço percorrido, considerando-se o mesmo intervalo de tempo, também aumenta. Analisando as alternativas temos:

  • Alternativa A: Energia mecânica é a soma das energias potencial, neste caso gravitacional, e cinética. Como podemos considerar este um sistema conservativo, pois a soma de todas as forças dissipativas (atrito, resistência do ar, etc.) é desprezível, a quantidade de energia mecânica será constante e não aumentará como a alternativa sugere. Ao cair, a régua perde energia potencial gravitacional e, na mesma proporção, ganha energia cinética.
  • Alternativa B: Esta alternativa apresenta dois erros: considerar a força de resistência do ar para esta pequena queda, onde no caso ela é praticamente zero, e a diminuição de velocidade acarretar no aumento da distância, quando na verdade deveria diminuir.
  • Alternativa C: Para objetos próximos à superfície da Terra, podemos considerar o campo gravitacional uniforme, o que implica na aceleração da gravidade ser constante. Variações da aceleração de queda da régua, ou seja, da gravidade, só ocorreriam, de acordo com a Lei da Gravitação Universal proposta por Newton, se tivéssemos variações altíssimas nas massas, ou da régua, ou do planeta Terra, ou das distâncias entre a régua e a Terra, o que é absurdo.
  • Alternativa D: É a alternativa correta. De acordo com a 2ª lei de Newton temos , onde F é força atuante em uma massa m sob uma aceleração a. No caso, a força é o peso e a aceleração é a da gravidade. Vimos que a aceleração da gravidade é constante. Como a massa também é, a força peso não irá variar.
  • Alternativa E: Esta alternativa também apresenta dois erros: uma vez que a régua cai ela estará sob a ação da aceleração da gravidade, o que implica na variação da velocidade. No segundo erro, a passagem do tempo é linear não devido à velocidade ser constante e sim por ela ser relativamente baixa em relação à velocidade da luz e os referenciais envolvidos serem todos inerciais.

Comentário: Nesta questão, conhecimentos simples sobre queda livre e movimento retilíneo uniformemente variado faziam o estudante chegar rapidamente à resposta. Mas é muito importante que o aluno se convença dos erros conceituais que as demais alternativas cometem a respeito do mesmo assunto.

Conteúdos envolvidos: Cinemática e Dinâmica.

A questão acima foi resolvida em detalhes por dois professores, Felipe Magalhães Almendros e Fernando Buglia, formados em Física pela UNICAMP e com vasta experiência em docência para o Ensino Médio e cursinhos pré-vestibulares. Ambos são responsáveis pela resolução das questões de física contidas no caderno de Ciências da Natureza e suas Tecnologias pertencente a nossa Apostila para o Enem 2015.

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Sobre o Autor

Fernando Buglia
Fernando Buglia

Físico formado pela Unicamp, professor de cursinho pré-vestibular e um dos proprietários do portal infoEnem.