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Em desenhos animados é comum vermos a personagem - Enem 2018

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 A (V_A) e B (V_B) 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:

1. V_A = 0; V_B > 0; o carro A não se move

2. 0 < V_A < V_B; o carro A se move para a direita.

3. 0 < V_A < V_B; o carro A se move para a esquerda.

4. 0 < V_B < V_A; o carro A se move para a direita

5. 0 < V_B < V_A; o carro A se move para a esquerda.

Solução

Alternativa Correta: A) V_A = 0; V_B > 0; o carro A não se move

Com o ventilador virado para a vela, a força que o vento faz na vela é igual à força que a vela faz no vento sobre o ventilador, de acordo com a terceira lei de Newton. Dessa forma, a resultante de forças se anula por ser forças internas de módulos iguais. Já na situação com o ventilador contrária à vela, o ventilador empurra o ar para trás e o ar empurra o ventilador para frente, fazendo com o barco entre em movimento.
Observação: É possível fazer uma ressalva baseada em uma observação do conhecido professor Fernando Lang da Silveira (UFRGS), que apresenta em suas palestras um experimento similar ao referido na questão. Ele comprova experimentalmente e a partir de alguns argumentos que o carro A se movimentaria para a direita (https://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/barco_ventilador.pdf), o que tornaria o gabarito letra B. Em respeito aos livros do Ensino Médio, referência para os alunos, assim como em muitas questões anteriores de muitos vestibulares, o gabarito a ser considerado deve ser letra A.

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Recebedor: Wesley Rodrigues

Área do Conhecimento: Ciências da Natureza e suas tecnologias

Ano da Prova: 2018

Nível de Dificuldade da Questão: Difícil

Assuntos: Conservação da Quantidade de Movimento

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