Questão 115 do ENEM 2017

Como resolver a questão 115 passo a passo?

O conceito que resolve

A separação de substâncias em uma centrífuga ocorre devido às diferentes densidades das substâncias. A força centrífuga é proporcional à massa (e, portanto, à densidade) das partículas, fazendo com que substâncias mais densas se depositem mais longe do centro de rotação ou separem-se de substâncias menos densas.

Como chegar na resposta

1. Identificar o fenômeno físico envolvido: a separação de substâncias por rotação.
2. Analisar as alternativas para determinar qual propriedade física é responsável por essa separação.
3. Concluir que a diferença de densidade é o fator chave, pois a força centrífuga depende da massa e, em um volume constante, a massa é proporcional à densidade.

Por que cada alternativa

• ACorreta. A força centrífuga é proporcional à massa das partículas; em um líquido, partículas mais densas são mais pesadas e são empurradas com mais força para fora do centro de rotação, separando-se de partículas menos densas.
• BIncorreta. Embora o raio de rotação afete a magnitude da força centrífuga, a separação de substâncias dentro do mesmo recipiente (mesmo raio) ocorre devido às suas diferentes densidades, não ao raio em si.
• CIncorreta. A velocidade angular é a mesma para todas as partículas em um dado momento da rotação; a separação não depende de velocidades angulares diferentes, mas sim das propriedades intrínsecas das substâncias.
• DIncorreta. A quantidade de substância não determina a direção ou a eficiência da separação; a densidade relativa é o fator determinante para onde cada substância se move.
• EIncorreta. A coesão molecular (tensão superficial) é importante para a formação de gotas ou a estabilidade de interfaces, mas a separação em uma centrífuga é um fenômeno de dinâmica de fluidos e forças de inércia, dominado pela densidade.

Onde essa questão derruba a maioria

A pegadinha comum aqui é confundir a força centrífuga com a velocidade angular ou o raio de rotação. Embora esses fatores estejam envolvidos no cálculo da força, a *separação* de substâncias distintas ocorre porque elas têm massas diferentes (ou densidades diferentes), o que faz com que a força centrífuga atuando sobre elas seja diferente, levando à separação. A alternativa B é particularmente enganosa porque o raio de rotação *é* usado para calcular a força, mas não é a causa da separação entre substâncias — a causa é a diferença de densidade.

O que estudar se você errou

Para revisar, é importante entender a equação da força centrífuga: F = m * ω² * r. Se duas substâncias têm o mesmo raio r e a mesma velocidade angular ω, a força depende apenas de sua massa m. Se as massas são diferentes (e em um volume fixo, isso significa densidades diferentes), as forças serão diferentes, e elas se separarão. Portanto, a densidade é o fator crítico para a separação.