ENEM 2017 — questão 97 de Física

Resolução comentada

O que a centrífuga faz. Ao girar rapidamente, cada porção do material precisa de uma força centrípeta para se manter em trajetória circular:

$$F_{cp} = m\,\omega^{2}\,R$$

Passo 1 — por que a densidade decide. Duas porções de mesmo volume, a distâncias iguais do eixo e girando com a mesma velocidade angular, precisam de forças centrípetas proporcionais às suas massas — isto é, às suas densidades.

O líquido ao redor consegue fornecer, por empuxo, uma força limitada. A porção mais densa precisa de mais do que o meio fornece, e por isso escapa para fora (vai para o fundo do tubo); a menos densa precisa de menos e é empurrada para dentro (fica na parte de cima).

É a mesma física da sedimentação por gravidade — só que com a gravidade amplificada. Numa centrífuga de laboratório a aceleração pode chegar a milhares de $g$. O que a gravidade faria em dias, a centrífuga faz em minutos.

Passo 2 — por que as outras não separam nada:

• B (raios de rotação) e C (velocidades angulares): todas as porções da amostra estão no mesmo tubo, girando com o mesmo $\omega$ e em raios praticamente iguais. Não há diferença entre as substâncias nesses parâmetros — eles são do aparelho, não do material.

• D (quantidades de cada substância): ter mais ou menos de uma substância muda a espessura da camada, não a ordem em que elas se separam.

• E (coesão molecular): coesão explica tensão superficial e viscosidade; ela pode deixar a separação mais lenta, mas não define quem vai para o fundo.

Onde você já viu: a separação do plasma e das hemácias num tubo de sangue (as hemácias, mais densas, vão ao fundo), a centrifugação do leite para tirar a nata (menos densa, fica em cima) e a centrifugação da máquina de lavar.

A ideia em uma frase: a centrífuga não cria nada novo — ela amplifica a gravidade, e quem separa continua sendo a diferença de densidade.

Resposta: alternativa A.