Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 104 do Enem 2024 PPL: o que muda na suspensão com as molas cortadas

Enem 2024 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 116 · cinza 134 · verde 113

Só quer conferir? Ver o gabarito

B A constante elástica aumenta e o sistema passa a oscilar.

A suspensão de um automóvel funciona como um sistema massa-mola amortecido cuja função é reduzir a amplitude de oscilação do automóvel. Esse sistema pode ser caracterizado por uma frequência de oscilação

ω0=km\omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}

em que k é a constante elástica da mola e m é a massa total do sistema formado por mola, amortecedor, pneu e roda. A suspensão do automóvel é originalmente dimensionada para que a relação entre ω₀ e um parâmetro fixo b seja:

  • ω₀ = b, quando não há oscilação do automóvel e o sistema volta à posição original rapidamente.

Porém, seu amortecimento pode ser determinado também por outras duas relações entre ω₀ e b:

  • ω₀ > b, quando o sistema oscila algumas vezes até parar;
  • ω₀ < b, quando o sistema não oscila, retornando à sua posição original lentamente.

Por questões estéticas, o proprietário de um automóvel reduz à metade o comprimento original das molas de sua suspensão e troca rodas e pneus, de modo a manter a mesma massa total do sistema. Os demais componentes permanecem inalterados.

Como essas alterações modificam a oscilação do sistema?

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Como a suspensão passa a se comportar depois de cortar as molas pela metade.

Mola mais curta, mola mais dura

Uma mola é como várias molinhas em série. Com a metade do comprimento, a mesma força a deforma a metade. A constante elástica dobra:

k′=2kk' = 2k

A nova frequência

Com a mesma massa:

ω0′=2km=2 ω0\omega_0' = \sqrt{\frac{2k}{m}} = \sqrt{2}\,\omega_0

Antes, ω₀ = b. Agora ω₀’ > b: pelo texto, é o caso em que o sistema oscila algumas vezes até parar.

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    Cortar a mola não diminui a constante elástica: aumenta. Uma mola mais curta fica mais "dura". (12,8% marcaram)

  • C

    Erra o sentido da mudança de k. Com k maior, ω₀ passa de b, e o sistema oscila. (29,5% marcaram)

  • D

    Foi a mais marcada. A mola mais curta é mais rígida: k aumenta. E com ω₀ diferente de b, o sistema não volta mais "rapidamente sem oscilar". (33,3% marcaram)

  • E

    Acerta que k aumenta, mas com k maior ω₀ fica maior que b, o caso em que o sistema oscila, e não o de retorno lento. (12% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 234 candidatos que fizeram a prova.

Esta aplicação teve poucos candidatos, então as porcentagens oscilam mais do que na prova regular.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 733 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 6ª 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.
Acertaram12,4%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 1 · Competência 1Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos.
Como os candidatos responderam
  • A12,8%
  • B12,4% ✓ gabarito
  • C29,5%
  • D33,3% mais marcada
  • E12%

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50015,3%
  • 500 a 6009,2%
  • 600 a 7007,4%
  • 700 ou mais50%

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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