Questão 80 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Dinâmica (Leis de Newton) e Gravitação Universal
• ⚡ Nível: Médio — exige interpretar uma trajetória curva em termos vetoriais (relação entre direção da força e direção da velocidade), e não apenas decorar fórmulas.
• 🎯 Tema/Habilidade: Relação entre força resultante e mudança de direção do movimento (H22/H23 — compreender fenômenos naturais envolvendo interações gravitacionais e forças de campo).
• 🏆 Gabarito: E — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é a explicação física para o fato de a trajetória do asteroide, ao passar perto da Terra, ser curva (e não retilínea)?"
• Palavras-chave decisivas: trajetória curva, força resultante, direção da velocidade
• Armadilha típica: confundir "sentido contrário à velocidade" (que apenas freia o corpo em linha reta) com "direção diferente da velocidade" (que efetivamente desvia o corpo, curvando o caminho). Muitos alunos marcam a alternativa D por associar automaticamente "gravidade" a "força contrária ao movimento", sem analisar a geometria da trajetória mostrada na figura.
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio do conceito vetorial de força — entender que mudança de direção do movimento (curvatura da trajetória) só ocorre quando a força resultante não é colinear com a velocidade.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• 1ª Lei de Newton (Inércia): sem força resultante, um corpo mantém velocidade constante em módulo, direção e sentido — movimento retilíneo. Qualquer curva na trajetória exige força resultante não nula e não colinear ao movimento.
• Força colinear à velocidade: se a força resultante tem a mesma direção da velocidade (a favor ou contra), ela só altera o módulo da velocidade — acelera ou freia — mas o corpo continua em linha reta.
• Força com direção diferente da velocidade: quando não é colinear, a força tem componente perpendicular ao movimento, que gira continuamente o vetor velocidade. É esse efeito que produz trajetórias curvas — o mesmo princípio de órbitas planetárias, lançamentos oblíquos e do desvio de um asteroide ao passar perto de um planeta.
• Gravitação Universal: todo corpo com massa atrai outro ao longo da linha que une seus centros (Terra e asteroide). Como essa direção muda a cada instante, a gravidade atua como "força desviadora" que curva a rota.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "passou a 12 mil quilômetros do planeta Terra, uma distância menor do que a órbita de um satélite" → o asteroide entrou na região de forte influência gravitacional terrestre, próxima o suficiente para a atração da Terra ser relevante em sua trajetória.
• Evidência 2 (da figura): o diagrama mostra a rota do asteroide 2011 MD passando perto da Terra entre os dias 26 e 29 de junho, com um traçado nitidamente curvo (não retilíneo) contornando o planeta, próximo ao plano da órbita da Lua → a trajetória visualmente registrada não é uma reta: ela se encurva ao se aproximar da Terra e volta a se afastar, exatamente como uma órbita hiperbólica de sobrevoo (flyby).
• Síntese: a pergunta pede a causa física dessa curvatura observada na figura. Como só existe curvatura de trajetória quando a força resultante não é paralela à velocidade, a resposta deve apontar exatamente essa relação geométrica entre força gravitacional e vetor velocidade — não a mera existência de gravidade, nem sua ausência, nem uma força alinhada ao movimento.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Interpretar a figura como uma trajetória curvilínea

A imagem mostra o percurso do asteroide 2011 MD ao longo de quatro dias (26, 27, 28 e 29 de junho), desenhando um arco que se aproxima da Terra e se afasta em seguida, semelhante ao caminho de uma sonda em sobrevoo gravitacional (efeito "estilingue"). O ponto central da análise é: por que esse caminho é curvo, e não uma reta tangenciando a Terra?

Subpasso 4.2 — Aplicar a relação vetorial entre força e velocidade

Pela 2ª Lei de Newton, F⃗ = m·a⃗, a aceleração tem sempre a mesma direção da força resultante. Decompondo a força gravitacional da Terra sobre o asteroide em dois eixos instantâneos: uma componente paralela à velocidade (altera a rapidez) e uma componente perpendicular à velocidade (não altera o módulo, mas gira continuamente a direção).

Como o vetor gravitacional aponta sempre para o centro da Terra, e a posição do asteroide muda a cada instante, essa força nunca fica alinhada (nem a favor, nem contra) com a velocidade durante a aproximação — está, em cada ponto do trajeto, numa direção diferente da velocidade. É essa componente perpendicular que "puxa" o asteroide para dentro da curva, produzindo o arco da figura.

Subpasso 4.3 — Verificação

Se a força resultante fosse colinear à velocidade (mesmo sentido ou sentido oposto, como descrevem as alternativas C e D), o asteroide apenas aceleraria ou desaceleraria em linha reta — nunca desenharia o arco visto na figura entre 26 e 29 de junho. Logo, a única explicação compatível com uma trajetória curva é a força resultante ter direção diferente da direção da velocidade, confirmando a alternativa E.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) deslocar-se em um local onde a resistência do ar é nula.

❌ Incorreta: é verdade que no espaço não há atmosfera relevante (resistência do ar praticamente nula), mas esse fato não explica a curvatura da trajetória — pelo contrário, ausência de resistência do ar favoreceria um movimento retilíneo uniforme na ausência de outras forças. A causa da curva é a gravidade, não a falta de atrito com o ar.

B) deslocar-se em um ambiente onde não há interação gravitacional.

❌ Incorreta: essa alternativa contraria o próprio fenômeno descrito. Se não houvesse interação gravitacional com a Terra, o asteroide seguiria em linha reta (inércia), e a figura não mostraria nenhum desvio de rota. A existência da curva é justamente a prova de que há interação gravitacional.

C) sofrer a ação de uma força resultante no mesmo sentido de sua velocidade.

❌ Incorreta: uma força no mesmo sentido da velocidade apenas acelera o corpo (aumenta sua rapidez) mantendo-o em linha reta, pois não há componente perpendicular ao movimento. Não produziria a curvatura observada na figura.

D) sofrer a ação de uma força gravitacional resultante no sentido contrário ao de sua velocidade.

❌ Incorreta: essa é a armadilha central da questão. Uma força exatamente contrária à velocidade (colinear, sentido oposto) apenas freia o corpo, também mantendo-o em trajetória retilínea — como no lançamento vertical para cima. Isso descreveria uma desaceleração em linha reta, não um desvio curvo de rota.

E) estar sob a ação de uma força resultante cuja direção é diferente da direção de sua velocidade.

✅ Correta: essa é a única condição capaz de gerar uma trajetória curva. A força gravitacional da Terra, apontando para seu centro a cada instante, forma um ângulo diferente de 0° e de 180° com a velocidade do asteroide ao longo de toda a aproximação, gerando a componente perpendicular responsável por girar continuamente a direção do movimento — exatamente o arco desenhado na figura entre os dias 26 e 29 de junho.

🏆 Gabarito: E — a trajetória curva do asteroide só é fisicamente possível porque a força gravitacional resultante age em uma direção diferente da direção da velocidade, gerando o desvio de rota registrado na figura.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa E descreve a condição vetorial correta para uma trajetória curvilínea: força resultante não colinear com a velocidade. Todas as demais alternativas descrevem situações que produziriam movimento retilíneo (aceleração, desaceleração ou ausência de força) ou negam a própria existência da gravidade, incompatíveis com o desvio observado na figura.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente usa contextos de astronomia (asteroides, satélites, órbitas, sondas) para testar o conceito puramente mecânico de que mudança de direção exige força perpendicular à velocidade — o mesmo raciocínio de movimento circular e centrípeto, aplicado sem a palavra "centrípeta" aparecer no enunciado.
• Generalização: sempre que uma questão mostrar uma trajetória curva (órbita, arremesso, desvio, sobrevoo), a causa física é uma força com componente perpendicular à velocidade; se a trajetória for retilínea (mesmo com aceleração ou freada), a força é colinear à velocidade.
• Dica de eliminação rápida: leia a figura antes das alternativas. Se o desenho mostra uma curva, elimine de cara qualquer alternativa que fale em força "no mesmo sentido" ou "sentido contrário" à velocidade (isso é sempre reta) e qualquer alternativa que negue a existência de força/gravidade — sobra a que fala em "direção diferente".
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões de movimento circular uniforme (força centrípeta), em lançamento oblíquo de projéteis e em manobras de assistência gravitacional ("efeito estilingue") usadas por sondas espaciais reais, como a Voyager e a New Horizons.