Ao soltar um martelo e uma pena na Lua em 1973, o astronauta David Scott confirmou que ambos atingiram juntos a superfície. O cientista italiano Galileu Galilei (1564-1642), um dos maiores pensadores de todos os tempos, previu que, se minimizarmos a resistência do ar, os corpos chegariam juntos à superfície.
OLIVEIRA, A. A influência do olhar. Disponível em: www.cienciahoje.org.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado).
Na demonstração, o astronauta deixou cair em um mesmo instante e de uma mesma altura um martelo de 1,32 kg e uma pena de 30 g. Durante a queda no vácuo, esses objetos apresentam iguais
A) inércias.
B) impulsos.
C) trabalhos.
D) acelerações.
E) energias potenciais.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Física (Mecânica – Gravitação e Dinâmica da Queda Livre)
📔 Nível da Questão:
Fácil
✅ Gabarito:
D) acelerações
🎯 Tema/Objetivo Geral:
Analisar a queda livre de corpos no vácuo e entender que, independentemente da massa, todos os corpos sofrem a mesma aceleração gravitacional.
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando essencial do enunciado: “Durante a queda no vácuo, esses objetos apresentam iguais…”
📌 Explicação detalhada: Queremos descobrir qual grandeza física (inércia, impulso, trabalho, aceleração ou energia potencial) é igual para ambos os corpos durante a queda na ausência de resistência do ar.
📌 Palavras-chave importantes:
- “queda no vácuo”
- “atingiram juntos a superfície”
- “Galileu Galilei”
- “minimizar a resistência do ar”
📌 Objetivo da questão: Identificar que, no vácuo, todos os corpos caem com a mesma aceleração gravitacional, independentemente da massa.
➡️ Agora que o objetivo está claro, vamos revisar os conceitos necessários.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Queda livre: É o movimento de um corpo sob ação exclusiva da força gravitacional. Resistência do ar é desprezada.
📌 Aceleração gravitacional (g): ✔ Na Terra, g ≈ 9,8 m/s².
✔ Na Lua, g ≈ 1,6 m/s².
🔹 Importante: A aceleração g é a mesma para todos os corpos, independente da massa.
📌 Força peso (P): P = m × g, depende da massa, mas a aceleração g é constante.
📌 Outros conceitos:
- Inércia: Propriedade relacionada à massa (não é igual se massas forem diferentes).
- Trabalho e impulso: Dependem da força ou da variação de movimento.
- Energia potencial (Eₚ): Depende da massa (Eₚ = m × g × h).
➡️ Agora que sabemos isso, vamos interpretar exatamente o que o enunciado descreve.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Contexto da questão: O astronauta David Scott soltou um martelo (1,32 kg) e uma pena (30 g) ao mesmo tempo na Lua, sem resistência do ar, e ambos chegaram juntos ao solo.
📌 Frases-chave do enunciado:
- “queda no vácuo”
- “Galileu Galilei previu”
- “atingiram juntos a superfície”
📌 Relação com o conteúdo físico: No vácuo, todos os corpos caem com mesma aceleração porque a força que age sobre eles é proporcional à sua massa, mas a aceleração g não depende da massa.
➡️ Agora vamos raciocinar e confirmar isso detalhadamente.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Aplicando a teoria:
✔ Segunda Lei de Newton:
F = m × a
✔ Força Peso:
P = m × g
📌 Se substituirmos: m × a = m × g
Simplificando a massa: a = g
🔹 Portanto, todos os corpos em queda livre (sem resistência do ar) possuem a mesma aceleração, igual a g.
📌 Resumo prático:
- Mesmo uma pena e um martelo, tendo massas muito diferentes, cairão com a mesma aceleração e chegarão juntos ao chão se não houver ar.
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Analisando cada alternativa:
A) Inércias.
❌ Errado. Inércia depende da massa. Martelo e pena têm massas diferentes.
B) Impulsos.
❌ Errado. Impulso depende da força resultante e da variação de velocidade.
C) Trabalhos.
❌ Errado. O trabalho depende da força peso e da altura. Como a massa é diferente, o trabalho também é diferente.
D) Acelerações.
✅ Correto! Ambos sofrem a mesma aceleração gravitacional no vácuo.
E) Energias potenciais.
❌ Errado. Energia potencial depende da massa (Eₚ = m × g × h).
✅ Conclusão: Alternativa D
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do raciocínio: Em um ambiente sem resistência do ar, todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente de suas massas.
📌 Reafirmação da alternativa correta: A aceleração dos dois corpos é igual, pois depende apenas da gravidade do local (no caso, a gravidade da Lua), e não da massa.
🔍 Resumo Final: Na ausência de ar, como na Lua, tanto um martelo quanto uma pena caem com a mesma aceleração, comprovando as previsões de Galileu. A alternativa correta é D) acelerações.
✅ Gabarito: D
