ENEM 2018 PPL — questão 107 de Física

Resolução comentada

A pergunta é uma armadilha de linguagem: todo mundo lembra que "no vácuo os corpos caem juntos", mas a questão não pergunta o que é igual em geral — pergunta qual grandeza é igual. E quase todas as candidatas dependem da massa.

Por que a aceleração é a mesma. A única força na queda no vácuo é o peso:

$$F_{\text{res}} = P = m\,g \qquad\text{e}\qquad F_{\text{res}} = m\,a$$

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

A massa aparece dos dois lados e se cancela. Esse cancelamento é o coração do experimento de David Scott na Lua e da previsão de Galileu: dobrar a massa dobra a força que puxa, mas dobra também a inércia que resiste — e os dois efeitos se anulam exatamente.

Agora testando as outras, com $m_{\text{martelo}} = 1{,}32$ kg e $m_{\text{pena}} = 30$ g:

• A (inércias): inércia é medida pela massa. 1,32 kg contra 0,030 kg — diferentes por um fator de 44.

• B (impulsos): $I = m\,g\,\Delta t$. Mesmo $g$ e mesmo $\Delta t$, mas massas diferentes → impulsos diferentes.

• C (trabalhos): $\tau = m\,g\,h$. Mesma altura, massas diferentes → trabalhos diferentes.

• E (energias potenciais): $E_p = m\,g\,h$. Mesmo caso.

Repare no padrão: impulso, trabalho e energia potencial trazem a massa como fator. Só a aceleração é a razão entre duas grandezas que crescem juntas com a massa — e por isso é a única que sobrevive.

Onde mais isso aparece: é o mesmo motivo pelo qual astronautas flutuam na Estação Espacial (todos caem com a mesma aceleração da estação) e pelo qual, no ar, é a resistência — não a gravidade — que faz a pena cair devagar.

A ideia em uma frase: na queda no vácuo a massa se cancela, então o que martelo e pena têm igual é a aceleração — e só ela.

Resposta: alternativa D.