Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 77 do Enem 2016: a massa do carrinho 2 no trilho de ar

Enem 2016 · 1º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 69 · branco 58 · rosa 81

Só quer conferir? Ver o gabarito

C 300,0 g.

O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados à passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.

Trilho de ar horizontal com o carrinho 1 à esquerda, movendo-se para a direita, e o carrinho 2 parado mais adiante; quatro sensores ao longo do trilho

Carrinho 1: posição (cm) Carrinho 1: instante (s) Carrinho 2: posição (cm) Carrinho 2: instante (s)
15,0 0,0 45,0 0,0
30,0 1,0 45,0 1,0
75,0 8,0 75,0 8,0
90,0 11,0 90,0 11,0

Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

A massa do carrinho 2, usando as posições e instantes medidos.

Velocidades

  • Carrinho 1 antes do choque: de 15 cm (t = 0) a 30 cm (t = 1 s).
v1=30−151=15 cm/sv_1 = \frac{30 - 15}{1} = 15\ \text{cm/s}
  • Os dois juntos depois do choque: de 75 cm (t = 8 s) a 90 cm (t = 11 s).
v=90−7511−8=5 cm/sv = \frac{90 - 75}{11 - 8} = 5\ \text{cm/s}

Conservação da quantidade de movimento

Sem atrito, a quantidade de movimento antes do choque é igual à depois:

m1 v1=(m1+m2) vm_1\,v_1 = (m_1 + m_2)\,v 150×15=(150+m2)×5⇒150+m2=450⇒m2=300 g150 \times 15 = (150 + m_2) \times 5 \quad\Rightarrow\quad 150 + m_2 = 450 \quad\Rightarrow\quad m_2 = 300\ \text{g}

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    50 g inverte a razão das velocidades: daria um carrinho 2 mais leve que o 1, mas os dois juntos andam 3 vezes mais devagar. (17,6% marcaram)

  • B

    Foi a mais marcada. 250 g não sai da conservação do momento com as velocidades da tabela. (32,4% marcaram)

  • D

    450 g é a massa total depois do choque (150 + 300). A questão pede só o carrinho 2. (18,5% marcaram)

  • E

    600 g corresponderia a velocidades em razão de 5 para 1. (5,2% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.839.104 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 673 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 15ª mais difícil de 45 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.
Acertaram25,9%dos candidatos marcaram a C
Habilidade 20 · Competência 6Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.
Como os candidatos responderam
  • A17,6%
  • B32,4% mais marcada
  • C25,9% ✓ gabarito
  • D18,5%
  • E5,2%

Em branco: 0,3% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50024,5%
  • 500 a 60025,8%
  • 600 a 70035,4%
  • 700 ou mais81,5%

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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