ENEM 2024 PPL — questão 123 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: comparar os tempos de queda de uma melancia, um melão e uma maçã soltos ao mesmo tempo, da mesma altura.

Passo 1 — a frase decisiva do enunciado. "Desprezando-se as forças dissipativas." Sem resistência do ar, a única força que age é o peso.

Passo 2 — a massa se cancela. Pela 2ª lei de Newton,

$a=\dfrac{F_{res}}{m}=\dfrac{m\,g}{m}=g$

A aceleração é $g$ para qualquer massa. Fruta pesada tem mais peso puxando, mas também mais inércia resistindo — e os dois efeitos se anulam exatamente.

Passo 3 — o tempo. Partindo do repouso, de uma altura $h$:

$h=\dfrac{g\,t^{2}}{2} \;\Rightarrow\; t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}$

Só aparecem $h$ e $g$. Com $h=0{,}50\ \text{m}$ e $g=10\ \text{m/s}^2$, todas levam $t=\sqrt{0{,}1}\approx 0{,}32\ \text{s}$.

$t_1=t_2=t_3$

Passo 4 — por que a intuição atrapalha. No dia a dia, papel amassado cai mais rápido que papel aberto — mas isso é resistência do ar, não gravidade. O experimento clássico é o do tubo de vácuo, onde pena e moeda chegam juntas; e a versão célebre é a do astronauta David Scott na Lua, em 1971, soltando um martelo e uma pena diante das câmeras da Apollo 15.

Detalhe do enunciado: ele fala de frutas de tamanhos e massas distintas justamente para testar se você cai na armadilha do "mais pesado cai primeiro".

Resposta: alternativa A ($t_1=t_2=t_3$).