Questão 121 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questao

Materias Necessarias: Fisica - Mecanica - Dinamica, Forcas e Movimento; Leis de Newton - Forca Normal e Resultante no Impacto

Nivel: Medio - exige identificar a direcao da forca resultante que o chao exerce sobre Calvin no momento do impacto, integrando cinematica e dinamica

Gabarito: A - revelado apos resolucao completa

Passo 1 - Leitura Estrategica do Comando

Comando reformulado: Qual e o vetor da forca resultante exercida pelo chao sobre Calvin NO EXATO MOMENTO em que ele toca o chao apos cair do balanco?

Palavras-chave decisivas: forca resultante, exercida pelo chao, exato momento, toca o chao, trajetoria orbital.

Armadilha tipica: Confundir a direcao da forca do chao com a direcao da velocidade de Calvin no impacto (sao vetores opostos). Tambem nao considerar que Calvin chega com velocidade obliqua (componente horizontal + vertical), resultando em forca do chao tambem obliqua.

O que a resposta precisa demonstrar: A forca do chao sobre Calvin e oposta ao vetor velocidade de chegada. Calvin chega com velocidade para baixo e para frente (obliqua). Forca do chao: para cima e para tras = diagonal superior.

Passo 2 - Mapa de Conceitos Essenciais

Movimento parabolico apos soltar o balanco: Quando Calvin solta o balanco, sua velocidade e tangente ao arco - predominantemente horizontal (para frente). Sob acao da gravidade, acumula velocidade vertical para baixo. No impacto: velocidade obliqua (para baixo-frente).

Terceira Lei de Newton (acao-reacao): Calvin empurra o chao com forca para baixo-frente; o chao empurra Calvin com forca OPOSTA: para cima-tras. Esta e a forca resultante do chao sobre Calvin.

Forca de impacto obliqua: Normal (para cima) + componente de atrito (para tras, oposta ao movimento horizontal). Resultante = diagonal superior, apontando para cima e para tras.

Passo 3 - Decodificacao do Enunciado

Evidencia 1: 'Calvin se divertia em um balanco antes de soltar-se' - velocidade no soltamento e tangente ao arco = horizontal.

Evidencia 2: 'a forca gravitacional modifica a direcao de sua velocidade, fazendo com que ele chegue ao chao da maneira ilustrada' - Calvin chega ao chao com velocidade obliqua (para baixo-frente).

Evidencia 3 (tirinha): Calvin diz 'Houston, estamos com um problema na trajetoria orbital' - ele esperava movimento circular, mas a gravidade faz trajetoria parabolica. No ultimo quadrinho, cai ao chao inclinado para frente.

Sintese: Velocidade de chegada = para baixo e para frente (diagonal inferior-esquerda). Forca do chao = oposta = para cima e para tras (diagonal superior-direita). Corresponde ao vetor A.

Passo 4 - Resolucao Completa

Subpasso 4.1 - Determinando a velocidade de Calvin no impacto

No soltamento: velocidade horizontal (tangente ao arco do balanco). Durante a queda: gravidade adiciona componente vertical para baixo. No impacto: v_x = constante (horizontal, para frente), v_y = crescente para baixo. Vetor velocidade resultante: obliquo para baixo-frente.

Subpasso 4.2 - Determinando a forca do chao

Pela 3a Lei de Newton: forca do chao sobre Calvin = oposta a forca de Calvin sobre o chao. Calvin pressiona o chao para baixo-frente. O chao reage com forca para cima-tras. Componentes: Normal (para cima) + Atrito (para tras). Resultante = diagonal superior direita = vetor A.

Subpasso 4.3 - Verificacao

Alternativa A: seta diagonal para cima-direita (superior). Esta e exatamente oposta ao vetor velocidade de Calvin (baixo-esquerda/frente). CORRETA.

Passo 5 - Analise Critica de Todas as Alternativas

A) [Seta diagonal para cima-direita - superior]

CORRETA: Esta direcao e exatamente oposta ao vetor velocidade de Calvin no impacto (para baixo-frente). O chao exerce Normal (para cima) + atrito (para tras), resultando em forca obliqua para cima-direita.

B) [Seta horizontal para esquerda]

INCORRETA: Forca puramente horizontal sem componente vertical para cima nao explicaria como Calvin e impedido de atravessar o chao. A componente vertical (Normal) e obrigatoria.

C) [Seta diagonal para baixo-esquerda]

INCORRETA: Este vetor e NA MESMA DIRECAO que a velocidade de Calvin (nao oposta). Uma forca nessa direcao aceleraria Calvin para baixo, nao o pararia.

D) [Seta vertical para cima]

INCORRETA: Forca puramente vertical ignoraria a componente horizontal da velocidade de Calvin. Como Calvin chega com velocidade horizontal, a forca do chao tambem deve ter componente horizontal (atrito) oposta ao movimento.

E) [Seta horizontal para direita]

INCORRETA: Forca puramente horizontal para a direita nao explica a Normal e aponta na direcao oposta ao movimento horizontal de Calvin (ele vai para frente/esquerda, atrito seria para tras/direita, mas sem componente vertical nao e a resultante completa).

Gabarito: A - A forca resultante do chao sobre Calvin aponta para cima-direita (diagonal superior), oposta ao vetor velocidade de impacto (para baixo-frente).

Passo 6 - Conclusao, Generalizacao e Dica de Prova

Reafirmacao do gabarito: A e a unica alternativa que representa forca oposta ao vetor velocidade obliquo de Calvin no impacto. O chao exerce Normal (para cima) + atrito (para tras), resultando em diagonal superior-direita.

Padrao de cobranca: O ENEM usa tirinhas (Calvin, Mafalda) para contextualizar fisica. Foque nos dados fisicos: velocidade no instante, forcas atuantes, direcao da resultante.

Generalizacao: Em impactos com superficies, a forca de contato e sempre oposta ao vetor velocidade de chegada. Se o objeto chega obliquamente, a forca de contato tambem e obliqua.

Dica de eliminacao rapida: Identifique a direcao da velocidade de chegada (para baixo-frente). Elimine qualquer vetor na mesma direcao (C) ou sem componente vertical (B, E). Sobram A e D. D ignora o componente horizontal - A e a mais completa.

Conexoes com outros temas: Impulso e variacao do momentum linear (F.dt = m.Dv), Movimento parabolico (componentes horizontal e vertical independentes), 3a Lei de Newton (acao-reacao).