ENEM 2024 PPL — questão 113 de Física
Enunciado em texto
A suspensão de um automóvel funciona como um sistema massa-mola amortecido cuja função é reduzir a amplitude de oscilação do automóvel. Esse sistema pode ser caracterizado por uma frequência de oscilação ω₀ = √(k/m), em que k é a constante elástica da mola e m é a massa total do sistema formado por mola, amortecedor, pneu e roda. A suspensão do automóvel é originalmente dimensionada para que a relação entre ω₀ e um parâmetro fixo b seja: ω₀ = b, quando não há oscilação do automóvel e o sistema volta à posição original rapidamente. Porém, seu amortecimento pode ser determinado também por outras duas relações entre ω₀ e b: ω₀ > b, quando o sistema oscila algumas vezes até parar; ω₀ < b, quando o sistema não oscila, retornando à sua posição original lentamente.
Por questões estéticas, o proprietário de um automóvel reduz à metade o comprimento original das molas de sua suspensão e troca rodas e pneus, de modo a manter a mesma massa total do sistema. Os demais componentes permanecem inalterados.
Como essas alterações modificam a oscilação do sistema?
A A constante elástica diminui e o sistema não oscila.
B A constante elástica aumenta e o sistema passa a oscilar.
C A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original lentamente.
D A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original rapidamente.
E A constante elástica aumenta e o sistema volta à posição original lentamente.
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: o efeito, sobre a suspensão, de cortar as molas pela metade mantendo a massa.
Passo 1 — cortar a mola aumenta ou diminui ? Aumenta. Pense em duas molas iguais em série: juntas esticam o dobro para a mesma força, ou seja, a mola inteira é "mais mole" que cada metade. Formalmente, : metade do comprimento, dobro da constante elástica.
Isso sozinho já derruba as alternativas A, C e D, que dizem que diminui.
Passo 2 — o que acontece com a frequência.
A massa foi mantida de propósito (ele trocou rodas e pneus para isso). Com dobrando, aumenta — fica multiplicada por .
Passo 3 — em que regime o carro passa a ficar. O parâmetro não mudou (o amortecedor é o mesmo). Antes era , o ajuste ideal. Agora , e o próprio enunciado diz o que isso significa: o sistema oscila algumas vezes até parar.
Na prática: é o carro rebaixado que fica "pulando" depois de cada lombada. A suspensão perdeu o amortecimento crítico — que é justamente o ponto em que o carro volta à posição rapidamente e sem oscilar.
Resposta: alternativa B (a constante elástica aumenta e o sistema passa a oscilar).
Resolução em vídeo
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