Questão 95 do ENEM 2022 — Física
Esteiras e escadas rolantes são dispositivos que deslocam, a velocidade constante, os objetos neles colocados, por meio de sistemas de controle com sensores. Quando a massa total do dispositivo varia, seja pelo acréscimo ou pela retirada de objetos, a ação de forças impulsivas mantém a velocidade constante. Como exemplo, considere que a massa total diminua de 1 200 kg para 1 000 kg em um intervalo de tempo de 0,10 s, e que, então, seja aplicada uma força impulsiva constante de 250 N para manter constante a velocidade.
No exemplo mencionado, o valor da velocidade constante do dispositivo rolante é, em m
,
s
Resolução comentada
A questão pede a velocidade constante de uma esteira cuja massa diminui de 1 200 kg para 1 000 kg, com uma força impulsiva de 250 N aplicada durante 0,10 s para manter a velocidade. O conceito é o teorema do impulso: o impulso da força é igual à variação da quantidade de movimento.
Se a velocidade v permanece constante, a quantidade de movimento Q = m · v só muda porque a massa muda. O impulso aplicado precisa compensar exatamente essa variação: I = F · Δt = Δ(m · v) = v · Δm.
Calculando passo a passo:
I = F · Δt = 250 · 0,10 = 25 N·s
|Δm| = 1 200 − 1 000 = 200 kg
25 = v · 200
v = 25 / 200 = 0,125 m/s
A resposta é 0,125 m/s. Repare que dividir o impulso por 1 200 kg (≈ 0,021 m/s) ou por 1 000 kg (0,025 m/s) é um erro comum: o que importa é a variação de massa (200 kg), pois é a quantidade de movimento dessa massa que a força impulsiva precisa compensar.