Questão 132 — ENEM 2019 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Cinemática Vetorial e Leis de Newton (composição de movimentos, trajetória sob força perpendicular à velocidade)
• ⚡ Nível: Difícil — exige traduzir um enunciado físico em leitura gráfica precisa, combinando a 2ª Lei de Newton (força ⇒ curva) com a 1ª Lei (sem força ⇒ reta) em trechos diferentes da mesma trajetória.
• 🎯 Tema/Habilidade: Composição de movimentos (análogo ao lançamento horizontal de projéteis) e aplicação das Leis de Newton na interpretação de uma trajetória gráfica.
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual gráfico mostra a curva de A até antes de B, enquanto os propulsores empurram, seguida de reta a partir do desligamento?"
• Palavras-chave decisivas: perpendicular à ação dos propulsores, desliga... antes de passar por B, superior a 2|v|
• Armadilha típica: achar que a mudança de direção é abrupta (uma "quina") ou que a trajetória continua curvando depois de B, mesmo com o motor já desligado.
• O que a resposta precisa demonstrar: reconhecer que só existe curva entre A e o desligamento (antes de B); depois disso, sem força, o movimento é retilíneo.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• 1ª Lei de Newton (Inércia): sem força resultante (interações desprezíveis, motor desligado), a velocidade vetorial permanece constante — trajetória retilínea uniforme.
• Composição de movimentos: força constante perpendicular a uma velocidade inicial soma um MRU (direção original) a um MRUV (direção da força) — a mesma matemática do lançamento horizontal, que produz uma parábola.
• 2ª Lei de Newton: enquanto os propulsores atuam há aceleração constante perpendicular a v, curvando a trajetória de forma suave e crescente — nunca em "quinas".
• Módulo da velocidade final: vf² = vx² + vy², usado para checar a inclinação mínima da reta após o desligamento.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "v... direção perpendicular à ação dos propulsores" → antes de A, MRU horizontal; a futura força será vertical.
• Evidência 2: "aciona os propulsores... quando passa por A" → só a partir de A existe força e, portanto, curva.
• Evidência 3: "desliga quando... superior a 2|v|, o que ocorre antes de B" → a curva termina antes de B; dali em diante, inclusive em B e depois, a trajetória volta a ser reta.
• Síntese: a resposta certa tem duas fases: curva de A até um ponto antes de B, e reta a partir desse ponto, atravessando B e seguindo depois dele sem nova curvatura.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Antes de A: MRU

Propulsores desligados e interações desprezíveis ⇒ sem força resultante. Pela 1ª Lei, o foguete mantém v constante, em reta horizontal, até A.

Subpasso 4.2 — De A até o desligamento: trajetória parabólica

A partir de A, a força dos propulsores é perpendicular a v (vertical no esquema), gerando aceleração constante nessa direção — mesma situação do lançamento horizontal: x(t) = v·t (vx não muda) e y(t) = ½·a·t² (componente perpendicular, crescente). O resultado é um arco parabólico que se inclina progressiva e continuamente — a velocidade nunca "salta" de direção, o que já descarta qualquer quina abrupta em A.

Subpasso 4.3 — Verificação: inclinação da reta final

Como a força é perpendicular a v, vx permanece igual a |v| durante toda a fase acelerada; só vy cresce. No desligamento, |vf| > 2|v|, logo:

vf² = vx² + vy² > (2v)² ⟹ v² + vy² > 4v² ⟹ vy > v√3 ⟹ tan θ = vy/vx > √3 ⟹ θ > 60°

Ou seja, ao desligar (antes de B) o foguete já se move numa direção bastante inclinada — mais próxima da vertical que da diagonal de 45°. Sem força a partir daí, a 1ª Lei garante trajetória retilínea (θ > 60°) atravessando B e seguindo reta depois, sem qualquer curvatura extra. Só o gráfico C reproduz essa combinação: curva até pouco antes de B, e reta íngreme dali em diante.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Reta única, já inclinada desde A, atravessando B sem nenhuma curva

❌ Incorreta: sugere mudança instantânea de direção em A, como se a velocidade "saltasse" de horizontal para inclinada. Viola a 2ª Lei — força finita não muda a direção da velocidade abruptamente; enquanto há força perpendicular, a trajetória tem de ser curva.

B) Reta de A até B e, depois de B, nova reta com inclinação diferente (mais horizontal), formando uma segunda quina em B

❌ Incorreta: repete o erro de A (quina em A) e ainda cria uma quina em B. Como o motor já foi desligado antes de B, não pode haver mudança de direção nesse ponto — a inércia exige reta constante dali em diante.

C) Curva suave de A até pouco antes de B, seguida de reta inclinada que atravessa B e segue reta depois

✅ Correta: reproduz as duas fases do movimento — arco parabólico enquanto a força perpendicular atua (2ª Lei) e, após o desligamento antes de B, reta uniforme por inércia (1ª Lei), com inclinação coerente com θ > 60° calculado acima.

D) Curva que se acentua perto de B e, logo depois, inverte a concavidade, voltando a curvar em outro sentido

❌ Incorreta: uma inflexão de concavidade só existiria se surgisse outra força, de sentido diferente, depois de B — mas o motor já estava desligado antes desse ponto, sem força alguma para justificar essa curvatura extra.

E) Curva que começa suave em A e continua se fechando mesmo depois de B

❌ Incorreta: mostra a força (e a curvatura) ainda agindo depois de B, contrariando o enunciado. Com o motor desligado antes de B, a trajetória a partir desse ponto tem de ser retilínea.

🏆 Gabarito: C — única alternativa que combina o arco parabólico (força perpendicular atuando de A até pouco antes de B) com a reta subsequente por inércia (após o desligamento, ainda antes de B), sem quinas nem curvaturas indevidas.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: C respeita simultaneamente a 2ª Lei (força constante e perpendicular ⇒ curva contínua, sem quinas) no trecho A–desligamento e a 1ª Lei (sem força ⇒ reta) no trecho que atravessa e sucede B.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma testar as Leis de Newton por meio de trajetórias gráficas, exigindo que o estudante "leia" a física escondida no desenho — padrão recorrente em questões de projéteis, foguetes e partículas carregadas em campos.
• Generalização: força constante perpendicular à velocidade gera trajetória parabólica; assim que a força cessa, o corpo passa a se mover em reta, na direção da velocidade daquele instante.
• Dica de eliminação rápida: descarte alternativas com "quina" (mudança abrupta de direção sem transição suave) — forças reais não mudam a direção instantaneamente; depois, descarte qualquer curva que continue se fechando após o ponto em que a força já deveria ter cessado.
• Conexões: lançamento horizontal/oblíquo de projéteis; movimento de partículas carregadas em campos elétricos e magnéticos uniformes.