ENEM 2018 · Ciências da Natureza
Questão 128 do ENEM 2018
Resposta: letra B. Dois carrinhos têm ventoinha e vela curva: no A a ventoinha sopra contra a vela, e no B o sentido da ventoinha é invertido; pede-se comparar as velocidades e o sentido de movimento do carro A.
Em desenhos animados é comum vermos a personagem tentando impulsionar um barco soprando ar contra a vela para compensar a falta de vento. Algumas vezes usam o próprio fôlego, foles ou ventiladores. Estudantes de um laboratório didático resolveram investigar essa possibilidade. Para isso, usaram dois pequenos carros de plástico, **A** e **B**, instalaram sobre estes pequenas ventoinhas e fixaram verticalmente uma cartolina de curvatura
parabólica para desempenhar uma função análoga á vela de um barco. No carro **B** inverteu-se o sentido da ventoinha e manteve-se a vela, a fim de manter as características físicas do barco, massa e formato da cartolina. As figuras representam os carros produzidos. A montagem do carro **A** busca simular a situação dos desenhos
animados, pois a ventoinha está direcionada para a vela.
Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros e para o mesmo intervalo de tempo.
A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que:
- A
- B
Resposta correta - C
- D
- E
Como resolver a questão 128 passo a passo?
O conceito que resolve
Pelo princípio da ação e reação e pela conservação da quantidade de movimento, a força resultante sobre o sistema vem da variação da quantidade de movimento do ar. As forças internas (ventoinha ↔ vela por meio do ar) não impulsionam o carro sozinhas.
Como chegar na resposta
- No carro B, a ventoinha empurra o ar para a esquerda, e a reação empurra o carro para a direita: ele se move com velocidade V_B > 0.
- No carro A, a ventoinha empurra o ar para a direita contra a vela, e a reação sobre a ventoinha é para a esquerda.
- O ar que atinge a vela curva é desviado para trás e transmite à vela uma força para a direita maior que a reação na ventoinha, de modo que sobra uma força resultante para a direita, mas de módulo menor que a do carro B.
- Assim, 0 < V_A < V_B, e o carro A se move para a direita.
Por que cada alternativa
- AO carro A se move, pois o ar desviado pela vela curva produz força resultante para a direita; V_A não é nula.
- BCorreta: o carro A se move para a direita com velocidade menor que a do carro B.
- CO carro A não se move para a esquerda, pois a força do ar sobre a vela curva supera a reação sobre a ventoinha.
- DV_B não é menor que V_A: no carro B toda a reação da ventoinha impulsiona o carro, e no A parte dela é compensada.
- EO carro A não se move para a esquerda, e V_B não é menor que V_A.
Onde essa questão derruba a maioria
Achar que soprar contra a própria vela não move o carro (forças internas se anulam); a curvatura da vela, que desvia o ar para trás, deixa uma força resultante pequena.
O que estudar se você errou
Revise leis de Newton, ação e reação e conservação da quantidade de movimento.