Questão 100 — ENEM 2023

Ficha da Questão

• Matérias necessárias: Física → Cinemática (lançamento vertical, movimento uniformemente variado) + Gravidade (g = 9,8 m/s²) + Diferença entre velocidade e aceleração.
• Nível: Fácil — no ponto de altura máxima, v = 0 (inversão de sentido), mas a ≠ 0 (gravidade atua continuamente para baixo).
• Tema/Habilidade BNCC: movimento e suas grandezas (velocidade vs. aceleração).
• Gabarito: C — v = 0 e a ≠ 0 para baixo.

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "No exato ponto mais alto da trajetória de uma esfera lançada verticalmente para cima, quais são os módulos e sentidos de velocidade e aceleração?"
• Palavras-chave decisivas: lançamento vertical para cima, altura máxima, velocidade e aceleração.
• Armadilha típica: pensar que, como v = 0, então a também é 0. Ou que a aceleração "inverte" junto com a velocidade.
• Critério de acerto: lembrar que a gravidade age continuamente (para baixo) durante TODO o movimento, independente da velocidade. No topo, v = 0 momentaneamente, mas a = g (para baixo).

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Lançamento vertical para cima: a esfera sobe, desacelera (pela gravidade), para instantaneamente no topo, começa a descer.
• Velocidade no topo (v_topo): v = 0 (exatamente no ponto mais alto, há inversão de sentido).
• Aceleração durante todo o movimento: a = g ≈ 9,8 m/s² para baixo (sempre, sem exceção, desprezando resistência do ar).
• Por que a ≠ 0 no topo? A gravidade é a força que atua sobre a esfera e a "puxa" de volta. Se a = 0 no topo, a esfera ficaria parada lá para sempre; mas ela começa a descer imediatamente → a existe, apontando para baixo.
• Análise vetorial:

- Subida: v (para cima), a (para baixo) → velocidade diminuindo.

- No topo: v = 0, a (para baixo) ainda ativa.

- Descida: v (para baixo), a (para baixo) → velocidade aumentando.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: lançamento vertical para cima → gravidade atua sempre para baixo.
• Evidência 2: altura máxima → inversão de sentido → v = 0 momentaneamente.
• Evidência 3: a aceleração não para (gravidade é independente da velocidade).
• Síntese: v = 0 e a = g (≠ 0), para baixo.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Definir velocidade no topo

• Durante a subida, v > 0 (para cima).
• No ponto mais alto, v = 0 (instante de transição).
• Logo após, v < 0 (para baixo, descendo).

Subpasso 4.2 — Definir aceleração no topo

• Desprezando resistência do ar, a única força sobre a esfera é a gravitacional.
• g = 9,8 m/s² para baixo, sempre.
• No topo, a = g ≠ 0, apontando para baixo.

Subpasso 4.3 — Combinar

• v = 0 e a ≠ 0 (para baixo) → exatamente a alternativa C.

Subpasso 4.4 — Armadilha conceitual esclarecida

• "Velocidade zero" não implica "aceleração zero".
• A aceleração é a taxa de mudança de velocidade. No topo, a velocidade está mudando de "para cima" para "para baixo" — ela é zero naquele instante, mas sua derivada (= aceleração) continua diferente de zero.
• Analogia: um pêndulo nos extremos tem v = 0 mas a máxima.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) v = 0 e a ≠ 0 para cima.

❌ Incorreta — sentido errado da aceleração. Se a apontasse para cima, a esfera voltaria a subir; mas ela desce após o topo.

B) v ≠ 0 para cima e a = 0.

❌ Incorreta. No topo, v = 0 (não > 0 para cima). Além disso, a não é zero — gravidade sempre age.

C) v = 0 e a ≠ 0 para baixo. ✅ Correta.

No topo, v = 0 momentaneamente; a = g apontando para baixo, pois a gravidade atua continuamente.

D) v ≠ 0 para cima e a ≠ 0 para cima.

❌ Incorreta. Nem v nem a estão nessa configuração no topo. v = 0; a aponta para baixo.

E) v ≠ 0 para baixo e a ≠ 0 para baixo.

❌ Incorreta. Descreve a fase de descida (após o topo), não o ponto mais alto.

🏆 Gabarito: C — v = 0 e a ≠ 0 para baixo.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação: no topo de um lançamento vertical, v = 0 mas a = g para baixo (gravidade ininterrupta).
• Padrão de cobrança ENEM: lançamento vertical e distinção entre v e a é pergunta clássica. Cuidado com a armadilha "v = 0 → a = 0".
• Generalização: Regra da gravidade — em queda livre (com ou sem velocidade inicial), a aceleração é sempre g para baixo, independentemente da velocidade.
• Dica de eliminação: B, D, E têm v ≠ 0 → erradas (v = 0 no topo). Entre A e C, a gravidade atua para baixo sempre → C.
• Conexões: MUV, equações de Torricelli, queda livre, paraquedismo (resistência do ar altera o cenário), pêndulo simples (analogia com v = 0 nos extremos).