ENEM 2013 PPL — questão 81 de Física
Enunciado em texto
Em uma experiência didática, cinco esferas de metal foram presas em um barbante, de forma que a distância entre esferas consecutivas aumentava em progressão aritmética. O barbante foi suspenso e a primeira esfera ficou em contato com o chão. Olhando o barbante de baixo para cima, as distâncias entre as esferas ficavam cada vez maiores. Quando o barbante foi solto, o som das colisões entre duas esferas consecutivas e o solo foi gerado em intervalos de tempo exatamente iguais.
A razão de os intervalos de tempo citados serem iguais é que a
a) velocidade de cada esfera é constante.
b) força resultante em cada esfera é constante.
c) aceleração de cada esfera aumenta com o tempo.
d) tensão aplicada em cada esfera aumenta com o tempo.
e) energia mecânica de cada esfera aumenta com o tempo.
(Enunciado: ENEM 2013 PPL (2ª aplicação), Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: que propriedade da queda faz esferas espaçadas em progressão aritmética baterem no chão a intervalos iguais.
Passo 1 — as forças. Solto o barbante, ele fica frouxo e não puxa ninguém: todas as esferas caem juntas, em queda livre. A única força em cada esfera é o peso, que é constante. Pela segunda lei de Newton, a aceleração é constante e igual a g: é um MUV.
Passo 2 — por que o espaçamento em PA dá intervalos iguais. Partindo do repouso com aceleração constante, a distância percorrida cresce com o quadrado do tempo:
Para as batidas acontecerem em t = T, 2T, 3T, 4T, as esferas têm de estar nas alturas proporcionais a 1, 4, 9, 16. As distâncias entre esferas consecutivas ficam proporcionais a
uma progressão aritmética de razão 2, como no experimento. Isso só funciona porque a aceleração é a mesma o tempo todo.
Por que não as outras: (A) a velocidade aumenta na queda; (C) a aceleração é constante, igual a g; (D) o barbante solto fica frouxo, e a tensão é praticamente zero; (E) sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva.
⚠️ A armadilha: a alternativa A. Se a velocidade fosse constante, as esferas teriam de estar igualmente espaçadas para bater em tempos iguais. O espaçamento crescente existe justamente porque elas chegam cada vez mais rápido.
A ideia em uma frase: em queda livre a força resultante é o peso, constante; por isso as distâncias percorridas em tempos iguais seguem 1, 3, 5, 7…
Resposta: alternativa B (a força resultante em cada esfera é constante).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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