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ENEM - 2019 Numa feira de ciências, um estudante utilizará o disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

ENEM - 2019 Numa feira de ciências, um estudante utilizará o disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o princípio da conservação da energia. A apresentação consistirá em duas etapas. Etapa 1 – a explicação de que, à medida que o disco desce, parte de sua energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética de translação e energia cinética de rotação; Etapa 2 – o cálculo da energia cinética de rotação do disco no ponto mais baixo de sua trajetória, supondo o sistema conservativo. Ao preparar a segunda etapa, ele considera a aceleração da gravidade igual a 10 ms–2 e a velocidade linear do centro de massa do disco desprezível em comparação com a velocidade angular. Em seguida, mede a altura do topo do disco em relação ao chão no ponto mais baixo de sua trajetória, obtendo da altura da haste do brinquedo. As especificações de tamanho do brinquedo, isto é, de comprimento ( C ), largura (L) e altura (A), assim como da massa de seu disco de metal, foram encontradas pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir. O resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é: O resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é:

A) 4,10 x 10^{ -2}−2
B) 8,20 x 10^{-2 }−2
C) 1,23 x 10^{ -1}−1
D) 8,20 x 10^{4 }4
E) 1,23 x 10^{ 5}5

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique o princípio. Supondo o sistema conservativo, toda a energia potencial gravitacional perdida pelo disco ao descer se converte em energia cinética. Como a velocidade linear do centro de massa é desprezível frente à velocidade angular, a energia cinética de translação é desprezível e quase toda a energia vai para a rotação. Passo 2: Escreva a relação de conservação. Energia cinética de rotação no ponto mais baixo = energia potencial perdida = m x g x h, em que m é a massa do disco, g = 10 m/s^2 e h é a altura que o disco desceu, obtida a partir das dimensões do brinquedo mostradas na figura. Passo 3: Converta as unidades para o Sistema Internacional antes de multiplicar. Massa em quilogramas e altura em metros. Esse cuidado é essencial, pois erros de unidade mudam a ordem de grandeza do resultado. Passo 4: Calcule o produto m x g x h, usando os valores do manual e da medição do topo do disco no ponto mais baixo. O resultado, expresso em joules com a notação científica adequada, é 8,20 x 10^-2 J, que corresponde à alternativa B. Passo 5: Verifique por que as outras alternativas estão erradas. A alternativa A tem a metade do valor correto, o que sugere um fator 1/2 aplicado indevidamente. A alternativa C tem ordem de grandeza maior, típica de unidade não convertida ou de multiplicação por um fator decimal errado. As alternativas D e E têm potências de dez muito grandes, indicando que a energia foi calculada com valores em unidades inadequadas, sem conversão para metros e quilogramas.

💡 Dica: Use conservação de energia e dados do manual para calcular energia de rotação.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno provavelmente aplicou a fórmula de energia cinética com um fator 1/2 a mais, ou dividiu a energia potencial entre translação e rotação sem considerar que a translação é desprezível.

Por que engana: Confundir energia cinética de rotação com translação ou usar dados incorretos do manual.

B Correta

Cálculo correto da energia cinética de rotação, considerando a altura e a massa do disco.

C Erradaerro: Atenção

O aluno errou a ordem de grandeza, possivelmente por usar a massa ou a altura em unidades erradas, como gramas ou centímetros, sem conversão para o Sistema Internacional.

D Erradaerro: Atenção

O aluno manteve o mesmo número 8,20 da resposta correta, mas errou a potência de dez, provavelmente por um deslocamento incorreto da vírgula ou por conversão de unidade feita de forma equivocada.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno calculou com valores numéricos sem converter as unidades, multiplicando dimensões em centímetros ou massa em gramas diretamente, o que gera um valor muito maior que a energia real.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

conservação energia, energia cinética rotação

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia potencial gravitacional · energia cinética de translação

📚 Reveja

estude conservação de energia e energia cinética de rotação

⚠️ Erro mais comum

Confundir energia cinética de rotação com translação ou usar dados incorretos do manual.

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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