ENEM 2020 PPL — questão 111 de Física

Enunciado em texto
Em 20 de julho de 1969, Neil Armstrong tornou-se o primeiro homem a pisar na superfície da Lua. Ele foi seguido por Edwin Aldrin, ambos da missão Apollo 11. Eles, e os astronautas que os seguiram, experimentaram a ausência de atmosfera e estavam sujeitos às diferenças gravitacionais. A aceleração da gravidade na Lua tem 1/6 do valor na Terra.
Em relação às condições na Terra, um salto oblíquo na superfície da Lua teria alcance
a) menor, pois a força normal com o solo é menor.
b) menor, pois a altura do salto seria maior.
c) igual, pois o impulso aplicado pelo astronauta é o mesmo.
d) maior, pois a aceleração da gravidade é seis vezes menor.
e) maior, pois na ausência de atmosfera não há resistência do ar.
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: como seria o alcance de um salto oblíquo na Lua, comparado ao mesmo salto na Terra.
Passo 1 — a fórmula do alcance. Para um lançamento oblíquo com velocidade inicial e ângulo , saindo e chegando ao mesmo nível:
Passo 2 — o que muda e o que não muda. O astronauta é o mesmo, o impulso das pernas é o mesmo: e ficam iguais. Só o muda — e ele está no denominador:
O alcance é SEIS VEZES maior.
Passo 3 — entender por quê, sem a fórmula. A componente horizontal da velocidade é a mesma, e ela não muda durante o voo. O que muda é quanto tempo ele fica no ar: com gravidade seis vezes menor, a subida e a descida demoram seis vezes mais. Mesma velocidade horizontal durante seis vezes mais tempo = seis vezes mais distância.
Resposta: alternativa D (maior, pois a aceleração da gravidade é seis vezes menor).
Por que as outras caem:
(A) e (B) dizem "menor" — vão na direção errada. E a (B) ainda se contradiz: altura maior, com a mesma velocidade horizontal, significa mais tempo no ar e portanto alcance maior, não menor.
(C) "igual, pois o impulso é o mesmo": o impulso é mesmo o mesmo — e é justamente por isso que é igual. Mas o alcance não depende só de : depende do tempo de voo, que a gravidade controla.
(E) "maior, pois na ausência de atmosfera não há resistência do ar": a ausência de ar existe na Lua e até ajuda um pouco, mas é um efeito secundário. Num salto humano, a resistência do ar é desprezível — na Terra ela não muda o alcance de forma perceptível. A alternativa aponta uma causa verdadeira mas irrelevante diante de um fator 6. É o distrator mais bem construído da questão.
Confere com o registro histórico: as imagens das missões Apollo mostram os astronautas saltando em arcos longos e lentos, e não conseguindo saltar muito alto — o traje pressurizado, rígido e pesado limitava o impulso das pernas. Sem o traje, o salto seria espetacular.
A ideia em uma frase: mesmo impulso, gravidade seis vezes menor, seis vezes mais tempo no ar — e seis vezes mais longe.
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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