ENEM 2021 PPL — questão 115 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que cada balança marca na Lua e num elevador acelerado.

Passo 1 — entender que as duas balanças medem coisas DIFERENTES. É a questão inteira.

Balança A (de braços): compara o corpo com massas de referência. Os dois pratos estão no mesmo campo gravitacional e sofrem a mesma aceleração. O que estiver multiplicando as duas massas — $g$, aceleração, o que for — se cancela:

$$m_{\text{corpo}}\,g = m_{\text{padrão}}\,g \;\Rightarrow\; m_{\text{corpo}} = m_{\text{padrão}}$$

Ela mede massa de verdade, e marca $5{,}0\ \text{kg}$ em qualquer lugar do universo.

Balança B (de plataforma): mede a força de compressão sobre a plataforma e depois divide por $g$ da Terra (que veio de fábrica) para mostrar um número em quilogramas. Ela mede força e finge que é massa.

Passo 2 — situação 1: a Lua, $g = 1{,}6\ \text{m/s}^2$.

A: continua $5{,}0\ \text{kg}$ — a comparação não muda. $\;m_1 = 5{,}0$

B: a força cai para menos de um sexto, e a balança divide pelo $g$ terrestre de sempre:

$$\text{leitura} = \frac{m\,g_{\text{Lua}}}{g_{\text{Terra}}} = 5{,}0 \times \frac{1{,}6}{10} = 0{,}8\ \text{kg} \;\Rightarrow\; m_2 < 5{,}0$$

Passo 3 — situação 2: elevador subindo com $a = 2\ \text{m/s}^2$.

A: os dois pratos são acelerados juntos, e o efeito se cancela igual. $\;m_3 = 5{,}0$

B: a plataforma precisa fazer mais força para acelerar o corpo para cima:

$$N = m(g + a) = 5{,}0 \times 12 = 60\ \text{N} \;\Rightarrow\; \text{leitura} = \frac{60}{10} = 6{,}0\ \text{kg} \;\Rightarrow\; m_4 > 5{,}0$$

Passo 4 — juntar as quatro. $m_1 = 5{,}0$ · $m_2 < 5{,}0$ · $m_3 = 5{,}0$ · $m_4 > 5{,}0$.

Resposta: alternativa A.

A alternativa (B), tudo igual a 5,0 kg, é a resposta de quem acredita que "balança mede massa" sem distinguir os dois tipos. É a mais tentadora, porque massa de fato não muda — o que muda é o que a balança de plataforma consegue medir.

A sensação que todo mundo já teve: aquele friozinho no estômago quando o elevador arranca para cima é exatamente o $m(g+a)$ desta questão agindo sobre você. Numa balança de plataforma dentro do elevador, você "engorda" na subida e "emagrece" na descida — sem ganhar ou perder um grama.

A ideia em uma frase: balança de braços compara massas e ignora a gravidade; balança de plataforma mede força e acredita que está na Terra parada.