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Questão do ENEM 2024

Ciências da Natureza · habilidade 1Reaplicação · Caderno Azul · Questão 104

A suspensão de um automóvel funciona como um sistema massa-mola amortecido cuja função é reduzir a amplitude de oscilação do automóvel. Esse sistema pode ser caracterizado por uma frequência de oscilação w0=kmw_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}, em que k é a constante elástica da mola e m é a massa total do sistema formado por mola, amortecedor, pneu e roda. A suspensão do automóvel é originalmente dimensionada para que a relação entre w0w_0 e um parâmetro fixo b seja:

• w0=bw_0 = b, quando não há oscilação do automóvel e o sistema volta à posição original rapidamente.

Porém, seu amortecimento pode ser determinado também por outras duas relações entre w0w_0 e b:

• w0>bw_0 > b, quando o sistema oscila algumas vezes até parar; • w0<bw_0 < b, quando o sistema não oscila, retornando à sua posição original lentamente.

Por questões estéticas, o proprietário de um automóvel reduz à metade o comprimento original das molas de sua suspensão e troca rodas e pneus, de modo a manter a mesma massa total do sistema. Os demais componentes permanecem inalterados.

Como essas alterações modificam a oscilação do sistema?

  1. Alternativa A: A constante elástica diminui e o sistema não oscila.
    Justificativa

    Esta alternativa está errada. Ao reduzir o comprimento da mola à metade, ela fica mais rígida, e a constante elástica aumenta, em vez de diminuir. Com a constante maior, a relação entre w0w_0 e b muda para o caso em que o sistema oscila.

    Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

  2. Alternativa B: A constante elástica aumenta e o sistema passa a oscilar. gabarito
    Justificativa

    Esta alternativa está correta. Reduzir o comprimento da mola à metade a torna mais rígida: a constante elástica é inversamente proporcional ao comprimento, e kk dobra. Como a massa foi mantida, w0=kmw_0 = \sqrt{\frac{k}{m}} aumenta, e como b é fixo, passa a valer w0>bw_0 > b. Pelo enunciado, esse é o caso em que o sistema oscila algumas vezes até parar.

    Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

  3. Alternativa C: A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original lentamente.
    Justificativa

    Esta alternativa está errada. Há dois equívocos: a constante elástica não diminui, ela aumenta, e o retorno lento à posição original exigiria w0<bw_0 < b, o que não ocorre quando w0w_0 cresce com a massa mantida.

    Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

  4. Alternativa D: A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original rapidamente.
    Justificativa

    Esta alternativa está errada. A constante elástica aumenta, e não diminui. Voltar rapidamente à posição original corresponde a w0=bw_0 = b, a situação de projeto original, que deixa de valer quando w0w_0 aumenta.

    Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

  5. Alternativa E: A constante elástica aumenta e o sistema volta à posição original lentamente.
    Justificativa

    Esta alternativa está errada. A constante elástica de fato aumenta, mas a consequência é oposta à indicada. Com kk maior e a mesma massa, w0w_0 cresce e passa a superar b, e retorno lento à posição original exigiria w0<bw_0 < b.

    Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

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Fonte e auditoria
Código INEP
111611
Código da prova
1333
Arquivo do PDF
2024_PV_reaplicacao_PPL_D2_CD7.pdf