Questão 128 do ENEM 2018 — Física

Em desenhos animados é comum vermos a personagem tentando impulsionar um barco soprando ar contra a vela para compensar a falta de vento. Algumas vezes usam o próprio fôlego, foles ou ventiladores. Estudantes de um laboratório didático resolveram investigar essa possibilidade. Para isso, usaram dois pequenos carros de plástico, A e B, instalaram sobre estes pequenas ventoinhas e fixaram verticalmente uma cartolina de curvatura
parabólica para desempenhar uma função análoga á vela de um barco. No carro B inverteu-se o sentido da ventoinha e manteve-se a vela, a fim de manter as características físicas do barco, massa e formato da cartolina. As figuras representam os carros produzidos. A montagem do carro A busca simular a situação dos desenhos
animados, pois a ventoinha está direcionada para a vela.

Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros e para o mesmo intervalo de tempo.

A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que:

A
Alternativa A
✓
Alternativa B
C
Alternativa C
D
Alternativa D
E
Alternativa E
Gabarito oficial: alternativa B

Resolução comentada

Como a ventoinha e a vela curva estão presas ao mesmo carrinho A, a força que o ar exerce ao voltar da vela quase cancela a reação sobre a ventoinha — mas não totalmente, porque a curvatura parabólica desvia o ar sem devolvê-lo exatamente na direção de origem, sobrando um pequeno empuxo residual no mesmo sentido do jato de ar. Por isso o carro A se move, mas com velocidade menor que a do carro B, cuja ventoinha lança o ar livremente para trás sem incidir sobre nenhuma parte presa ao próprio carrinho.

É tentador achar que o carro A não se moveria (v = 0), já que o ar empurra a vela só para “devolver” a força que a ventoinha sofreu — só que essa simetria perfeita só valeria para uma vela plana perpendicular ao fluxo; a curvatura da vela quebra esse equilíbrio e permite um deslocamento residual, ainda que pequeno.

Quer treinar Física para o ENEM de verdade?
Crie sua conta grátis: 10 questões por dia com correção na hora, simulados no formato da prova e estatísticas do seu desempenho.
Começar grátis