PUC-RS 2018 — questão 3 de Física
Enunciado em texto
A migração pendular é um fenômeno urbano no qual diariamente milhões de pessoas residentes em pequenas cidades se deslocam para grandes centros urbanos para trabalhar e/ou estudar, retornando ao final do dia para suas residências.
Nas cidades próximas de Porto Alegre, um meio de transporte muito utilizado é o Trensurb, que em 2016 teve uma média de 186.343 usuários por dia útil.
Uma criança embarca em um dos vagões do Trensurb segurando um balão que contém, em seu interior, gás hélio. Enquanto o trem está parado, o balão encontra-se na posição vertical. O gráfico a seguir representa a velocidade medida para o vagão do Trensurb em que a criança embarcou em função do tempo necessário para ele se movimentar entre duas estações consecutivas.
Considere que as janelas dos vagões estejam fechadas e que, nesse intervalo de tempo, a criança permaneça em repouso em relação ao vagão.
[Gráfico v × t, sem valores: a velocidade sobe em linha reta a partir de zero (trecho em que está o instante ), fica constante num patamar (onde está ) e depois desce em linha reta até zero (trecho em que está ).]
As respectivas posições do balão nos instantes , e encontram-se na alternativa
(A) [Três mãos segurando o balão, com o sentido do movimento do vagão para a direita: 1º) o balão inclinado para trás (à esquerda da mão); 2º) o balão na vertical; 3º) o balão inclinado para a frente (à direita da mão).]
(B) [1º) inclinado para trás; 2º) inclinado para trás; 3º) inclinado para a frente.]
(C) [1º) inclinado para a frente; 2º) inclinado para trás; 3º) inclinado para trás.]
(D) [1º) inclinado para a frente (à direita da mão); 2º) na vertical; 3º) inclinado para trás (à esquerda da mão).]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2018 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: para que lado o balão de hélio se inclina quando o trem acelera, anda com velocidade constante e freia.
Passo 1 — o que acontece com o ar dentro do vagão. O vagão está fechado. Quando ele acelera para a frente, o ar, por inércia, “fica para trás”: acumula-se na traseira, e a pressão do ar passa a ser maior atrás e menor na frente. É como se, dentro do vagão, houvesse uma “gravidade extra” apontando para trás.
Passo 2 — o balão faz o contrário do ar. O balão de hélio é mais leve que o ar que desloca. Assim como na vertical ele vai para cima (contra a gravidade), na horizontal ele é empurrado pelo ar contra essa “gravidade extra”: vai para a frente, no sentido da aceleração.
Passo 3 — os três instantes.
• : o trem acelera para a frente → balão inclinado para a frente.
• : velocidade constante, aceleração zero → balão vertical, como com o trem parado.
• : o trem freia (aceleração para trás) → balão inclinado para trás.
Essa sequência (frente, vertical, trás) é a da alternativa D.
⚠️ A armadilha: pensar no balão como num pêndulo comum, que fica para trás quando o trem arranca (alternativa A). Isso vale para um objeto mais denso que o ar, como uma bola pendurada num fio. O balão de hélio é empurrado pelo ar e faz o contrário.
A ideia em uma frase: num vagão fechado, o balão de hélio se inclina no sentido da aceleração: para a frente na arrancada, vertical em velocidade constante, para trás na freada.
Resposta: alternativa D.
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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