Questão 96 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia
Nos automóveis, é importante garantir que o centro de massa (CM) de cada conjunto roda/pneu coincida com o seu centro geométrico. Esse processo é realizado em uma máquina de balanceamento, na qual o conjunto roda e pneu é colocado para girar a uma velocidade de valor constante. Com base nas oscilações medidas, a máquina indica a posição do centro de massa do conjunto, e pequenas peças de chumbo são fixadas em lugares específicos da roda até que as vibrações diminuam. Durante o treinamento de sua equipe, a fim de corrigir a posição do centro de massa indicada pela máquina, um mecânico apresenta o esquema a seguir, com cinco possíveis pontos da roda para posicionar uma peça de chumbo.
Em qual ponto deve ser fixada a peça de chumbo para corrigir a posição do centro de massa desse conjunto roda/pneu?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
Alternativas
Resolução em Vídeo
Resolução
Ficha da Questão
- Matérias Necessárias: Física → Estática (centro de massa, equilíbrio de corpos)
- Nível: Médio — exige raciocínio espacial sobre deslocamento do CM e onde adicionar massa para corrigi-lo
- Tema/Habilidade BNCC: Centro de massa de sistema de partículas; equilíbrio e balanceamento
- Gabarito: C — revelado após resolução completa
Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: Em qual dos 5 pontos marcados na roda deve-se fixar a peça de chumbo para que o CM coincida com o centro geométrico?
- Palavras-chave decisivas: centro de massa, centro geométrico, corrigir a posição
- Armadilha típica: Colocar a peça do mesmo lado do desvio do CM, agravando o desequilíbrio. A peça deve ir no lado OPOSTO ao deslocamento.
- O que a resposta precisa demonstrar: A massa deve ser adicionada no ponto diametralmente oposto ao deslocamento atual do CM em relação ao centro geométrico.
Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Centro de massa: Ponto ponderado pelas massas do sistema. Se o CM está deslocado, adicionar massa no lado oposto desloca o CM de volta ao centro.
- Balanceamento de roda: Processo que faz o CM coincidir com o centro geométrico, eliminando vibrações durante a rotação em alta velocidade.
- Princípio: Uma massa adicionada em determinado ponto "atrai" o CM em direção a esse ponto.
Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: A imagem mostra a roda com o CM (círculo laranja rotulado "CM") deslocado para cima e para a direita em relação ao centro geométrico da roda (cruzeta central). Os pontos numerados 1 a 5 estão distribuídos ao redor da roda.
- Evidência 2: Ponto 1 está no setor superior-direito; ponto 2 no esquerdo-superior; ponto 3 no esquerdo-inferior; ponto 4 na base; ponto 5 no extremo superior-direito.
- Síntese: Como o CM está deslocado para o quadrante superior, a peça de chumbo deve ser fixada no quadrante inferior-oposto. O ponto 3 (esquerdo-inferior) é o que melhor compensa o desvio.
Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Identificar a posição atual do CM
Da imagem: o ponto CM (círculo laranja) está deslocado para acima do centro geométrico da roda, ligeiramente para a direita. O desvio principal é no sentido superior.
Subpasso 4.2 — Aplicar o princípio do CM
Para que o CM retorne ao centro geométrico, a massa adicionada deve estar no lado diametralmente oposto ao deslocamento. Se o CM está acima e à direita, a massa corretora deve estar abaixo e à esquerda.
Subpasso 4.3 — Identificar o ponto correto
Analisando os 5 pontos da imagem:
- Ponto 1: setor superior-direito — mesmo lado do desvio, incorreto.
- Ponto 2: setor esquerdo-superior — compensa lateralmente, mas não verticalmente, insuficiente.
- Ponto 3: setor esquerdo-inferior — oposto ao desvio (superior-direito), correto.
- Ponto 4: base central — compensa o componente vertical, mas não o horizontal.
- Ponto 5: setor superior-direito extremo — agravaria o desequilíbrio, incorreto.
O ponto 3 está na posição oposta ao desvio do CM, sendo o local correto.
Subpasso 4.4 — Verificação
Ao adicionar a peça no ponto 3, o CM se desloca em direção a esse ponto (abaixo-esquerda), compensando exatamente o desvio original (acima-direita) e fazendo o CM coincidir com o centro geométrico.
Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) 1
Incorreta: O ponto 1 está no setor superior-direito, o mesmo lado do desvio atual do CM. Adicionar massa ali deslocaria ainda mais o CM para longe do centro geométrico.
B) 2
Incorreta: O ponto 2 está à esquerda, mas no hemisfério superior — compensa apenas parcialmente o desvio lateral, sem corrigir o componente vertical. O CM ainda ficaria acima do centro.
C) 3
Correta: O ponto 3 está no setor esquerdo-inferior, diametralmente oposto ao deslocamento do CM (superior-direito). Adicionar massa nesse ponto desloca o CM de volta ao centro geométrico da roda.
D) 4
Incorreta: O ponto 4 está na base central. Corrigiria o componente vertical do desvio, mas não o componente horizontal (desvio para a direita). O CM ficaria abaixo do centro, deslocado para a esquerda — apenas parcialmente corrigido.
E) 5
Incorreta: O ponto 5 está no setor superior-direito extremo, mesmo lado do desvio. Adicioná-lo agravaria o desequilíbrio, afastando ainda mais o CM do centro geométrico.
Gabarito: C — O ponto 3, no setor esquerdo-inferior, é diametralmente oposto ao deslocamento do CM, sendo o local correto para fixar a peça de chumbo e restaurar o equilíbrio.
Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: C é o único ponto que, ao receber a peça, desloca o CM de volta ao centro geométrico, por estar no lado oposto ao desvio original.
- Padrão de cobrança: Questões de CM no ENEM envolvem aplicações cotidianas (balanceamento, equilíbrio de estruturas). O conceito central é sempre: massa adicionada "puxa" o CM.
- Generalização: Para corrigir o CM, adicione massa no lado oposto ao seu deslocamento atual. O CM sempre se move em direção à massa adicionada.
- Dica de eliminação rápida: Elimine os pontos do mesmo lado do CM deslocado (1 e 5 — superior-direito). Avalie os opostos: o ponto que compensa AMBAS as componentes do desvio (vertical E horizontal) é o 3.
- Conexões com outros temas: Torque e equilíbrio rotacional; momento de inércia; dinâmica rotacional; balanceamento estático e dinâmico.