Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.
Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera
A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.
B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.
C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.
E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias:
- Física (Cinemática, Dinâmica, Conservação de energia, Movimento em planos inclinados)
📔 Nível da Questão:
- Fácil (mas exige interpretação física correta e atenção ao detalhe do atrito)
✅ Gabarito:
- A
🎯 Objetivo Geral:
- Compreender o que acontece com o movimento da esfera quando o plano de subida se torna horizontal, considerando ausência de atrito.
🔷 1. Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 Transcrição Essencial (📌)
“Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera…”
1.2 O que está sendo pedido? (📌)
Descrever o movimento da esfera ao passar para um plano horizontal (subida de inclinação nula), considerando o experimento descrito.
1.3 Objetivo Cristalino (📌)
Relacionar a ausência de força resultante (impulso) ao tipo de movimento realizado no plano horizontal, SEM ATRITO.
1.4 Pergunta de Atenção (✔)
Você percebeu que, se não existe atrito, a esfera não perde energia nem velocidade ao entrar no plano horizontal?
🔷 2. Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 Definições e Fórmulas (📌)
- Impulso: Mudança da quantidade de movimento causada por uma força resultante aplicada durante um tempo.
- Força resultante: Se não existe força agindo (por exemplo, em um plano horizontal sem atrito), a força resultante é zero.
- Movimento retilíneo uniforme (MRU): Ocorre quando a força resultante é nula: velocidade constante, sem aceleração ou desaceleração.
- Conservação da energia: Sem atrito, toda energia mecânica (cinética + potencial) se conserva, não havendo perdas.
2.2 Possível armadilha (❓✔)
Muita gente esquece que o experimento é “sem atrito” — se houvesse atrito, a esfera perderia velocidade no plano horizontal. Sem atrito, ela continua se movendo com a mesma velocidade.
🔷 3. Tradução e Interpretação do Problema
3.1 Contextualização Simplificada (📌)
Imagine uma bolinha rolando de um plano inclinado e subindo outro. Se esse segundo plano fica cada vez menos inclinado, até virar uma superfície reta, a bolinha vai continuar andando em linha reta, sem perder velocidade — mas só se não houver atrito!
3.2 Estratégia Geral (📌)
- Entender que “sem atrito” significa que nenhuma força atua para parar a esfera no plano horizontal.
- No plano horizontal, não existe força resultante no sentido do movimento, então a esfera mantém velocidade constante.
🔷 4. Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 Passo a Passo Detalhado (📌)
- Ao descer o plano inclinado, a esfera ganha velocidade (aceleração devido ao peso).
- Quando atinge o plano de subida, a tendência é desacelerar até parar (se tiver inclinação).
- Se o plano de subida vira horizontal (ângulo zero):
- Não existe componente do peso para acelerar ou frear a esfera na direção do movimento.
- Sem atrito, nenhuma outra força atua para desacelerar a esfera.
- Portanto, força resultante é zero → impulso resultante é zero → velocidade constante.
- O movimento da esfera passa a ser retilíneo uniforme (MRU).
- Isso só é verdade porque o comando garante “sem atrito”: se houvesse atrito, a esfera perderia energia e pararia.
🔷 5. Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas
A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.
B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.
C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.
E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.
5.2 Justificativa Individual
- A) (✅) Correto! Com força resultante nula (sem atrito), a esfera mantém velocidade constante.
- B) (❌) Errado, pois não é o impulso da descida que mantém o movimento — é a ausência de força contrária.
- C) (❌) Errado, porque só diminuiria se houvesse atrito.
- D) (❌) Errado, não existe força contrária para diminuir a velocidade.
- E) (❌) Errado, pois não existe força acelerando a esfera no plano horizontal.
🔷 6. Conclusão e Justificativa Final
6.1 Resumo do Raciocínio (📌)
No plano horizontal e sem atrito, a esfera não recebe nem perde velocidade: movimento retilíneo uniforme, pois não há força resultante.
6.2 Gabarito Reafirmado (📌)
Alternativa correta: A
6.3 Resumo Final para Revisão (🔍)
Sempre que o problema disser “sem atrito”, pense em conservação de energia e movimento retilíneo uniforme após o impulso inicial!
