Questão 64 do Enem 2014: o movimento do pêndulo de Newton com três esferas soltas

Enem 2014 · 1º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 77 · branco 71 · rosa 61

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C Duas esferas ficam paradas à esquerda e três saem juntas para a direita

O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas.

Cinco pêndulos: três à esquerda, afastados e soltos, indo para a direita; dois à direita, parados

O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Como ficam os pêndulos logo após a colisão de três esferas com as outras duas.

Duas conservações

A colisão é elástica e as esferas são iguais. Conservam-se:

a quantidade de movimento: $\sum m\,v$ ;
a energia cinética: $\sum \tfrac{1}{2} m\,v^2$ .

Chegam 3 esferas com velocidade v. A única saída que conserva as duas grandezas é 3 esferas saírem com velocidade v do outro lado. Uma só esfera com 3v, por exemplo, conservaria a quantidade de movimento, mas teria energia 9mv²/2 em vez de 3mv²/2.

O que se vê

As duas esferas da esquerda ficam paradas e as três da direita sobem juntas. É a alternativa C.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Esferas voltando para a esquerda teriam quantidade de movimento contrária: o total não se conservaria. (15,8% marcaram)
B
Cinco esferas em movimento teriam mais energia do que as três que chegaram. (14,7% marcaram)
D
Foi a mais marcada. Duas esferas saindo com a mesma velocidade levariam menos quantidade de movimento; para compensar, teriam de ir mais rápido e a energia não fecharia. (25,8% marcaram)
E
Uma só esfera precisaria de três vezes a velocidade: a energia cinética seria três vezes maior que a inicial. (22,4% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 6.162.748 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 710 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 9ª mais difícil de 43 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram20,9%dos candidatos marcaram a C

Habilidade 17 · Competência 5Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

Como os candidatos responderam

A15,8%
B14,7%
C20,9% ✓ gabarito
D25,8% mais marcada
E22,4%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,2%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50019,2%
500 a 60020,8%
600 a 70034,4%
700 ou mais66,3%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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