Questão 111 do ENEM 2020 — Física
Em 20 de julho de 1969, Neil Armstrong tornou-se o primeiro homem a pisar na superfície da Lua. Ele foi seguido por Edwin Aldrin, ambos da missão Apollo 11. Eles, e os astronautas que os seguiram, experimentaram a ausência de atmosfera e estavam sujeitos às diferenças gravitacionais. A aceleração da gravidade na Lua tem 1/6 do valor na Terra.
Em relação às condições na Terra, um salto oblíquo na superfície da Lua teria alcance
Resolução comentada
A questão compara o alcance de um salto oblíquo na Lua e na Terra, o que é um lançamento oblíquo: o conceito central é como o alcance depende da aceleração da gravidade.
Em um lançamento oblíquo sem resistência do ar, o movimento horizontal é uniforme e o vertical é uniformemente variado. O alcance é dado por:
A = v₀² · sen(2θ) / g
onde v₀ é a velocidade de lançamento, θ é o ângulo e g é a aceleração da gravidade.
Considerando que o astronauta salta com a mesma velocidade e o mesmo ângulo, v₀ e θ não mudam, e o alcance é inversamente proporcional a g. Na Lua, g é 1/6 do valor na Terra, então:
A(Lua) = v₀² · sen(2θ) / (g/6) = 6 · A(Terra)
O alcance é seis vezes maior.
A resposta é maior, pois a aceleração da gravidade é seis vezes menor. Perceba por que as outras explicações não servem: a força normal não determina o alcance de um corpo no ar; a altura do salto também aumentaria, mas isso não é a causa do alcance maior, e sim consequência da mesma gravidade menor; o impulso pode até ser igual, mas ele não leva a um alcance igual, pois o alcance depende de g; e a ausência de atmosfera contribui para o resultado (não há arrasto), mas não explica a diferença de seis vezes que vem da gravidade.