ENEM 2016 (2ª aplicação) — questão 83 de Física

Resolução comentada

As duas motos saem da pista horizontalmente e ao mesmo tempo. A pergunta é por que chegam juntas ao solo, apesar de uma ter o TRIPLO da massa.

A chave é separar os dois movimentos. No lançamento horizontal eles são independentes:

E é o movimento VERTICAL que decide quando o solo é atingido:

$$h = \frac{g\,t^{2}}{2} \;\Longrightarrow\; t = \sqrt{\frac{2h}{g}}$$

A massa não aparece. Mesma altura e mesmo $g$ ⇒ mesmo tempo. Alternativa D.

Por que a massa some, que é a física por trás da fórmula. A única força relevante é o peso, e a segunda lei devolve a mesma aceleração para qualquer massa:

$$m\,a = P = m\,g \;\Longrightarrow\; a = g$$

A moto mais pesada é puxada por uma força três vezes maior, mas tem três vezes mais inércia para vencer. Os dois efeitos se cancelam exatamente — e é esse cancelamento, e não uma coincidência, que faz todos os corpos caírem com a mesma aceleração.

E o enunciado remove o único fenômeno que quebraria isso: "desprezível a resistência do ar". Com ar, a moto leve seria freada proporcionalmente mais e chegaria depois — que é exatamente o assunto da queda da folha de papel amassada. Sem ar, a massa deixa de importar.

Por que as outras caem, e cada uma confunde uma grandeza diferente:

• A (mesma inércia): falso — inércia é massa, e uma tem o triplo da outra.

• B (mesma força resultante): falso — o peso é $mg$, e a moto pesada sofre o triplo da força. Esta é a mais tentadora: a força é diferente e a aceleração é igual.

• C (mesma quantidade de movimento inicial): $p = mv$; com velocidades iguais e massas diferentes, os momentos são diferentes. E momento não determina tempo de queda.

• E (mesma velocidade horizontal): o enunciado diz que as pistas são idênticas, mas a velocidade horizontal não influi no tempo de queda. Se uma saísse a 50 km/h e a outra a 100 km/h, ainda chegariam juntas — cairiam em pontos diferentes, no mesmo instante.

O experimento clássico: solte uma bola e, no mesmo instante, lance outra horizontalmente da mesma altura. Elas tocam o chão juntas — a que foi lançada apenas viaja mais longe. É a demonstração mais direta da independência dos movimentos.

A ideia em uma frase: o tempo de queda só depende da altura e de g — nem a massa nem a velocidade horizontal entram na conta.

Resposta: alternativa D.