No acervo de uma mostra museológica fictícia, dois painéis apresentam explicações históricas para a queda dos…

Questão

No acervo de uma mostra museológica fictícia, dois painéis apresentam explicações históricas para a queda dos corpos. O primeiro associa a maior massa a uma queda mais rápida. O segundo, inspirado em estudos de Galileu, descreve a distância de queda por h=1/2gt^2, adotando g=10 m/s^2 quando a resistência do ar é desprezada. Para testar as ideias, duas esferas metálicas, de 1 kg e 4 kg, são soltas simultaneamente de uma plataforma a 20 m do solo. Após 1,0 s, sensores indicam que ambas desceram 5,0 m. A mediadora solicita que os visitantes usem o modelo apresentado para prever o restante do movimento e confrontar as duas explicações. Analise as previsões históricas e os dados do texto para identificar a conclusão que fundamenta a escolha do modelo de queda.

1. A) A conclusão de que ambas chegam ao solo em 1,0 s, pois já percorrem 5,0 m nesse instante.
2. B) A conclusão de que a esfera de 4 kg chega em 0,5 s, por ter quatro vezes mais massa.
3. C) A conclusão de que ambas chegam ao solo em 2,0 s, com aceleração independente da massa.
4. D) A conclusão de que a esfera de 1 kg chega em 2,0 s e a de 4 kg em 8,0 s.
5. E) A conclusão de que ambas chegam ao solo em 4,0 s, ao usar h=gt no lugar do modelo dado.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identifique o modelo dado no painel de Galileu: h = (1/2) g t^2, com g = 10 m/s^2 e resistência do ar desprezada. A altura total da plataforma é de 20 m. Passo 2: Substitua h = 20 m no modelo: 20 = (1/2) x 10 x t^2, ou seja, 20 = 5 t^2. Passo 3: Divida ambos os lados por 5: t^2 = 4. Passo 4: Extraia a raiz quadrada: t = 2,0 s. Logo, as duas esferas chegam ao solo em 2,0 s. Passo 5: Verifique a consistência com os dados do texto. Em 1,0 s, a distância percorrida pelo modelo é h = (1/2) x 10 x 1^2 = 5 m, exatamente o que os sensores registraram para as duas esferas. Assim, o modelo descreve bem o experimento. Passo 6: Note que a massa não aparece na equação, pois a queda livre sem resistência do ar não depende da massa. Isso mostra que a previsão do primeiro painel (maior massa, queda mais rápida) não se sustenta nesse modelo, e a conclusão correta é que ambas chegam juntas, em 2,0 s, com aceleração independente da massa. Passo 7: Por que as outras estão erradas: A) confunde o instante de 1,0 s com o fim da queda, ignorando que restam 15 m; B) supõe que a massa maior acelera a queda e aplica uma proporção sem base no modelo; D) atribui tempos diferentes a massas diferentes, o que contraria a independência da massa; E) usa a relação errada para o tempo e obtém 4,0 s, que não corresponde ao modelo dado. Passo 8: Conclusão: a alternativa C é a única coerente com o modelo e com os dados do texto, e coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Use a fórmula do movimento uniformemente acelerado para comparar as previsões com os dados.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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