PUC-PR 2023 (inverno, Medicina) — questão 42 de Física
Enunciado em texto
Considere um objeto que é solto, a partir do repouso, de certa altura em relação ao solo. O gráfico a seguir representa qualitativamente o módulo da velocidade (V) do objeto em função do tempo (t), desde o instante em que é solto, em t = 0, até o instante em que toca o solo, em .
[Gráfico: V × t. A curva sai da origem, sobe cada vez menos inclinada e atinge o valor em ; de a fica horizontal, constante em .]
Considerando que, ao longo da queda, as únicas forças que atuam sobre o objeto são o seu peso e a força de resistência do ar, analise as afirmativas a seguir.
1 - Entre t = 0 e a força de resistência do ar possui módulo crescente, e entre e a força de resistência do ar possui módulo constante e igual ao peso.
2 - Entre os instantes de tempo e , as forças peso e de resistência do ar realizam sobre o objeto trabalhos de mesmo módulo.
3 - O impulso da força resultante sobre o objeto é nulo durante o intervalo entre e .
É (são) CORRETA(s)
(A) apenas a afirmativa 1.
(B) apenas a afirmativa 3.
(C) apenas as afirmativas 1 e 2.
(D) apenas as afirmativas 2 e 3.
(E) as afirmativas 1, 2 e 3.
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2023 (Inverno), Medicina — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar as três afirmações sobre a queda com resistência do ar.
Afirmação 1 — verdadeira. A resistência do ar cresce com a velocidade. De 0 a a velocidade aumenta, e a resistência também; a aceleração ()/m vai diminuindo, por isso a curva vai ficando menos inclinada. Quando a resistência iguala o peso, a resultante zera e a velocidade para de crescer: é a velocidade terminal, mantida de a com .
Afirmação 2 — verdadeira. De a a velocidade é constante, então a energia cinética não muda e o trabalho total é zero (teorema da energia cinética):
O peso faz trabalho positivo e a resistência do ar, negativo, de mesmo módulo. (Dá para ver também direto: as duas forças têm o mesmo módulo e atuam no mesmo deslocamento.)
Afirmação 3 — verdadeira. Nesse intervalo a resultante é nula, então seu impulso é nulo. Conferindo pelo teorema do impulso: a quantidade de movimento mV não muda, e .
As três são corretas: alternativa (E).
⚠️ A armadilha: achar que, como o objeto continua caindo, o peso “vence” a resistência do ar e a resultante não é nula. Velocidade constante é resultante nula, mesmo com o corpo em movimento (1ª lei de Newton).
A ideia em uma frase: na velocidade terminal, resistência do ar = peso: resultante, trabalho total e impulso da resultante são todos nulos.
Resposta: alternativa E (1, 2 e 3).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.