Mapa de questões · 1º dia
Questão 46 — ENEM 2011Caderno azul · 1º Dia
Partículas suspensas em um fluido apresentam contínua movimentação aleatória, chamado movimento browniano, causado pelos choques das partículas que compõem o fluido. A ideia de um inventor era construir uma série de palhetas, montadas sobre um eixo, que seriam postas em movimento pela agitação das partículas ao seu redor. Como o movimento ocorreria igualmente em ambos os sentidos de rotação, o cientista concebeu um segundo elemento, um dente de engrenagem assimétrico. Assim, em escala muito pequena, este tipo de motor poderia executar trabalho, por exemplo, puxando um pequeno peso para cima. O esquema, que já foi testado, é mostrado a seguir.
Inovação Tecnológica. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br.
Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).
A explicação para a necessidade do uso da engrenagem com trava é:
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Física → Termodinâmica (segunda lei e movimento browniano)
- ⚡ Nível: Muito difícil — a engrenagem existe para quebrar a simetria do movimento.
- 🎯 Tema/Habilidade: Por que o motor browniano precisa de uma trava.
- 🏆 Gabarito: D — revelado após a resolução completa
🔎 Passo 1 — O que a questão pede
- Comando: qual a função da engrenagem assimétrica no dispositivo do inventor.
- Estrutura da questão: o enunciado explica que o movimento browniano ocorre igualmente nos dois sentidos. A engrenagem entra para resolver esse problema.
- Armadilha antecipada: alternativas que atribuem à engrenagem funções de medição — ler velocidade, contar dentes, medir ângulo. Ela não mede nada.
📚 Passo 2 — O conceito em jogo
Movimento browniano é a agitação aleatória de partículas suspensas, causada pelos choques com as moléculas do fluido. Aleatório significa sem direção preferencial: em média, os empurrões se anulam.
Sem um mecanismo que privilegie um sentido, as palhetas oscilariam para lá e para cá sem produzir rotação útil. A engrenagem com trava impede o giro em um dos sentidos, convertendo oscilação em rotação.
Vale notar que esse dispositivo — a catraca browniana de Feynman — não funciona na prática: em equilíbrio térmico, a própria trava também sofre agitação e libera aleatoriamente, o que preserva a segunda lei da termodinâmica.
🧮 Passo 4 — O caminho até a resposta
Identifique o problema a resolver: o movimento é aleatório e, portanto, sem sentido preferencial.
Identifique o que a engrenagem assimétrica faz: trava um dos sentidos e permite apenas o outro.
Sua função é, portanto, determinar o movimento diante de um fenômeno aleatório cuja tendência natural é o equilíbrio — alternativa D.
🔍 Passo 5 — Análise das Alternativas
- A) ✗ Incorreta. A engrenagem não trava o motor: ela permite o giro num sentido e o impede no outro. Travar tudo anularia o dispositivo.
- B) ✗ Incorreta. A engrenagem não seleciona velocidade. Sua ação é sobre o sentido do movimento, não sobre sua intensidade.
- C) ✗ Incorreta. Controlar o sentido está próximo, mas a alternativa acrescenta a leitura do valor da velocidade, que a engrenagem não fornece.
- D) ✓ Correta. É a função real: dar direção a um movimento que, por ser aleatório, tenderia ao equilíbrio sem produzir rotação útil.
- E) ✗ Incorreta. A engrenagem não permite escolher nem medir ângulos. Ela apenas impede a rotação em um dos sentidos.
🏁 Passo 6 — O que levar dessa questão
Movimento aleatório não produz trabalho porque se anula na média. Todo dispositivo que tenta aproveitá-lo precisa antes quebrar essa simetria.
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