Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 119 do Enem 2021 PPL: o que as duas balanças marcam na Lua e no elevador

Enem 2021 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 115 · cinza 124 · rosa 130

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A m₁ = 5,0 kg e m₂ < 5,0 kg; m₃ = 5,0 kg e m₄ > 5,0 kg.

A balança de braços iguais (balança A) faz a medição por meio da comparação com massas de referência colocadas em um dos pratos. A balança de plataforma (balança B) determina a massa indiretamente pela força de compressão aplicada pelo corpo sobre a plataforma.

Balança A: balança de dois pratos pendurados nas pontas de um braço horizontal

Balança B: balança eletrônica de plataforma, com visor digital

As balanças A e B são usadas para determinar a massa de um mesmo corpo. O procedimento de medição de calibração foi conduzido em um local da superfície terrestre e forneceu o valor de 5,0 kg para ambas as balanças. O mesmo procedimento de medição é conduzido para esse corpo em duas situações.

Situação 1: superfície lunar, onde o módulo da aceleração da gravidade é 1,6 m/s². A balança A forneceu o valor m₁, e a balança B forneceu o valor m₂.

Situação 2: interior de um elevador subindo com aceleração constante de módulo 2 m/s², próximo à superfície da Terra. A balança A forneceu o valor m₃, e a balança B forneceu o valor m₄.

Disponível em: http://fisica.tubalivre.com. Acesso em: 23 nov. 2013 (adaptado).

Em relação ao resultado do procedimento de calibração, os resultados esperados para a situação 1 e 2 são, respectivamente,

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O que cada balança marca na Lua (situação 1) e no elevador acelerando para cima (situação 2).

Balança A: compara massas

O corpo fica num prato e as massas de referência no outro. Na Lua, a gravidade puxa os dois pratos com a mesma intensidade menor, e o equilíbrio acontece com as mesmas 5,0 kg. No elevador, os dois lados “ficam mais pesados” na mesma proporção. Em ambos os casos:

m1=m3=5,0 kgm_1 = m_3 = 5{,}0\ \text{kg}

Balança B: mede a força

Ela foi calibrada na Terra: converte a força normal em massa usando g ≈ 10 m/s².

  • Na Lua: a força é m · 1,6, bem menor que m · 10. A leitura fica menor: m₂ < 5,0 kg (cerca de 0,8 kg).
  • No elevador subindo e acelerando: a normal é N = m(g + a) = 5 × 12 = 60 N. A leitura fica maior: m₄ > 5,0 kg (cerca de 6 kg).

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

  • B

    Foi a mais marcada. A massa do corpo não muda, mas a balança B não mede a massa direto: mede a força sobre a plataforma, que muda com a gravidade e com a aceleração do elevador. (24,8% marcaram)

  • C

    A balança A compara massas com massas: na Lua, o corpo e os pesos de referência ficam igualmente mais leves, e o equilíbrio continua em 5,0 kg. (22,4% marcaram)

  • D

    No elevador acelerando para cima, a força sobre a plataforma aumenta: a balança B marca mais, e não menos. (19,4% marcaram)

  • E

    Troca as balanças: é a B que muda a leitura, e não a A. (13,8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 66.705 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 630 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 21ª 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.
Acertaram19,4%dos candidatos marcaram a A
Habilidade 19 · Competência 5Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.
Como os candidatos responderam
  • A19,4% ✓ gabarito
  • B24,8% mais marcada
  • C22,4%
  • D19,4%
  • E13,8%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50016,9%
  • 500 a 60020,2%
  • 600 a 70046%
  • 700 ou mais86,2%

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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