Questão do ENEM 2021

Ciências da Natureza · habilidade 19Reaplicação · Caderno Azul · Questão 119

A balança de braços iguais (balança A) faz a medição por meio da comparação com massas de referência colocadas em um dos pratos. A balança de plataforma (balança B) determina a massa indiretamente pela força de compressão aplicada pelo corpo sobre a plataforma.

As balanças A e B são usadas para determinar a massa de um mesmo corpo. O procedimento de medição de calibração foi conduzido em um local da superfície terrestre e forneceu o valor de 5,0 kg para ambas as balanças. O mesmo procedimento de medição é conduzido para esse corpo em duas situações.

Situação 1: superfície lunar, onde o módulo da aceleração da gravidade é 1,6 $\mathrm{m/s^2}$ . A balança A forneceu o valor $m_1$ , e a balança B forneceu o valor $m_2$ .

Situação 2: interior de um elevador subindo com aceleração constante de módulo 2 $\mathrm{m/s^2}$ , próximo à superfície da Terra. A balança A forneceu o valor $m_3$ , e a balança B forneceu o valor $m_4$ .

Disponível em: http://fisica.tubalivre.com. Acesso em: 23 nov. 2013 (adaptado).

Em relação ao resultado do procedimento de calibração, os resultados esperados para a situação 1 e 2 são, respectivamente,

Alternativa A: $m_1$ = 5,0 kg e $m_2$ < 5,0 kg; $m_3$ = 5,0 kg e $m_4$ > 5,0 kg. gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. A balança de braços iguais compara massas e, como a gravidade atua igualmente nos dois pratos, indica 5,0 kg na Lua e no elevador: $m_1 = m_3 = 5{,}0$ kg. A balança de plataforma mede a força de compressão. Na Lua, essa força é menor ( $5{,}0 \cdot 1{,}6 = 8$ N, contra cerca de 49 N na calibração), então $m_2 < 5{,}0$ kg. No elevador subindo, a normal vale $m(g + a)$ , maior que o peso, e $m_4 > 5{,}0$ kg.
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Alternativa B: $m_1$ = 5,0 kg e $m_2$ = 5,0 kg; $m_3$ = 5,0 kg e $m_4$ = 5,0 kg.
Justificativa
Esta alternativa está errada. A balança de plataforma não indica a massa em qualquer lugar: ela mede a força sobre a plataforma, que muda com a gravidade local e com a aceleração do elevador. Na Lua essa força é menor e, no elevador subindo, maior, então as indicações dela se afastam de 5,0 kg.
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Alternativa C: $m_1$ < 5,0 kg e $m_2$ < 5,0 kg; $m_3$ = 5,0 kg e $m_4$ = 5,0 kg.
Justificativa
Esta alternativa está errada. A balança de braços iguais não varia com a gravidade, então na Lua ela continua indicando 5,0 kg. Além disso, no elevador subindo a força de compressão sobre a plataforma aumenta, e a balança de plataforma indica mais de 5,0 kg.
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Alternativa D: $m_1$ = 5,0 kg e $m_2$ = 5,0 kg; $m_3$ < 5,0 kg e $m_4$ < 5,0 kg.
Justificativa
Esta alternativa está errada. Na Lua a balança de plataforma mede uma força menor e indica menos de 5,0 kg. No elevador subindo, a força sobre a plataforma aumenta, e ela indica mais de 5,0 kg, enquanto a balança de braços iguais segue em 5,0 kg.
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Alternativa E: $m_1$ < 5,0 kg e $m_2$ = 5,0 kg; $m_3$ > 5,0 kg e $m_4$ = 5,0 kg.
Justificativa
Esta alternativa está errada. A balança de braços iguais compara massas, e a gravidade lunar atua nos dois pratos, então ela continua indicando 5,0 kg. Já a balança de plataforma mede força e, na Lua, indica menos de 5,0 kg; no elevador subindo, mais de 5,0 kg.
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Fonte e auditoria

Código INEP: 61516
Código da prova: 989
Arquivo do PDF: ENEM_2021_P2_CAD_07_DIA_2_AZUL.pdf