FUVEST 2005 — questão 59 de Física

Gabarito CDinâmica — efeitos de uma gravidade menor (salto, flutuação e frenagem)1ª fase · Caderno V
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 59 de Física do FUVEST 2005

Enunciado em texto

Observação: (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por gg. Quando necessário, adote: para gg, o valor 10 m/s210\ \text{m/s}^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor 1000 kg/m3=1 g/cm31000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor 1,0 cal/(g °C)1{,}0\ \text{cal/(g °C)} (1 caloria ≅ 4 joules).

Imagine que, no final deste século XXI, os habitantes da Lua vivam em um grande complexo pressurizado, em condições equivalentes às da Terra, tendo como única diferença a aceleração da gravidade, que é menor na Lua. Considere as situações imaginadas bem como as possíveis descrições de seus resultados, se realizadas dentro desse complexo, na Lua:

I. Ao saltar, atinge-se uma altura maior do que quando o salto é realizado na Terra.

II. Se uma bola está boiando em uma piscina, essa bola manterá maior volume fora da água do que quando a experiência é realizada na Terra.

III. Em pista horizontal, um carro, com velocidade V0V_0, consegue parar completamente em uma distância maior do que quando o carro é freado na Terra.

Assim, pode-se afirmar que estão corretos apenas os resultados propostos em

a) I

b) I e II

c) I e III

d) II e III

e) I, II e III

(Enunciado: Vestibular FUVEST 2005, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: quais efeitos realmente mudam quando só a gravidade diminui.

Afirmação I — correta. Saindo do chão com a mesma velocidade inicial vv, a altura máxima é:

h=v22gh = \frac{v^2}{2g}

Com g menor, h fica maior.

Afirmação II — errada. Na bola boiando, o empuxo equilibra o peso:

ρaˊgua Vsub g=m g\rho_{\text{água}}\,V_{\text{sub}}\,g = m\,g

Vsub=mρaˊguaV_{\text{sub}} = \frac{m}{\rho_{\text{água}}}

O g se cancela: o volume submerso não depende da gravidade. Peso e empuxo diminuem na mesma proporção, e a bola fica com a mesma parte fora da água.

Afirmação III — correta. Na freada, quem para o carro é o atrito com o chão, Fat=μN=μmgF_{at} = \mu N = \mu m g. A desaceleração é μg\mu g, menor na Lua, e a distância de parada é:

d=V022 μ gd = \frac{V_0^2}{2\,\mu\,g}

Com g menor, d fica maior.

⚠️ A armadilha: a afirmação II. Parece que, "pesando menos", a bola subiria. Mas o empuxo é o peso da água deslocada, e essa água também pesa menos. Quem marca a II como certa cai na alternativa E.

A ideia em uma frase: altura de salto e distância de frenagem dependem de g; a flutuação, não, porque o g aparece dos dois lados do equilíbrio.

Resposta: alternativa C (I e III).

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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