No seu estudo sobre a queda dos corpos, Aristóteles afirmava que se abandonarmos corpos leves e pesados de uma mesma altura, o mais pesado chegaria mais rápido ao solo. Essa ideia está apoiada em algo que é difícil de refutar, a observação direta da realidade baseada no senso comum.
Após, uma aula de física, dois colegas estavam discutindo sobre a queda dos corpos, e um tentava convencer o outro de que tinha razão:
Colega A: “O corpo mais pesado cai mais rápido que um menos pesado, quando largado de uma mesma altura. Eu provo, largando uma pedra e uma rolha. A pedra chega antes. Pronto! Tá provado!”.
Colega B: “Eu não acho! Peguei uma folha de papel esticado e deixei cair. Quando amassei, ela caiu mais rápido. Como isso é possível? Se era a mesma folha de papel, deveria cair do mesmo jeito. Tem que ter outra explicação!”.
HÜLSENDEGER, M. Uma análise das concepções dos alunos sobre a queda dos corpos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, n. 3, dez. 2004 (adaptado).
O aspecto físico comum que explica a diferença de comportamento dos corpos em queda nessa discussão é o(a)
A) peso dos corpos.
B) resistência do ar.
C) massa dos corpos.
D) densidade dos corpos.
E) aceleração da gravidade.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução:
- Física (Mecânica – Dinâmica e Queda Livre)
- Ciências Naturais (Fenômenos relacionados à gravidade e ao ar)
Nível da Questão: Médio
Gabarito: B
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão:
Identificar o aspecto físico que explica a diferença no comportamento dos corpos em queda na discussão apresentada entre os colegas.
Palavras-chave:
- “Queda dos corpos”
- “Resistência do ar”
- “Peso e formato dos corpos”
Objetivo:
Reconhecer que, no contexto da questão, a diferença no tempo de queda entre os corpos ocorre devido à resistência do ar, que interfere no movimento dos objetos dependendo de seu formato e interação com o meio.
Dica Geral:
⚠️ Lembre-se de que, na ausência de resistência do ar (vácuo), todos os corpos caem com a mesma aceleração independente de sua massa ou formato.
2º Passo: Tradução e Interpretação do Texto
A discussão entre os colegas reflete uma observação do senso comum: corpos de massas diferentes caem em tempos distintos. No entanto, o Colega B percebeu uma contradição ao observar o comportamento de uma folha de papel, que caiu mais rápido ao ser amassada. Esse comportamento evidencia a influência da resistência do ar no movimento dos corpos.
- Quando a folha de papel está aberta, a área de contato com o ar é maior, o que aumenta a força de resistência do ar e diminui sua velocidade de queda.
- Quando amassada, a área de contato com o ar é reduzida, diminuindo a resistência do ar e permitindo que caia mais rapidamente.
Conclusão parcial:
A resistência do ar é o fator determinante que explica a diferença no comportamento dos corpos em queda.
3º Passo: Explicação de Conceitos Necessários
- Resistência do ar:
É a força que o ar exerce contra o movimento de um objeto. Essa força depende do formato, da área de contato e da velocidade do corpo em movimento. - Queda livre no vácuo:
No vácuo, onde não há resistência do ar, todos os corpos caem com a mesma aceleração, conhecida como aceleração da gravidade (g ≈ 9,8 m/s²), independentemente de suas massas ou formatos. - Impacto do formato dos corpos:
Objetos com maior área de contato com o ar sofrem maior resistência, o que pode diminuir sua velocidade de queda em relação a objetos mais compactos ou aerodinâmicos.
4º Passo: Análise das Alternativas
- A) Peso dos corpos:
- O peso não interfere na diferença de tempos de queda, já que, no vácuo, todos os corpos caem com a mesma aceleração.
- Conclusão: Alternativa incorreta.
- B) Resistência do ar:
- A resistência do ar é o fator que explica a diferença no comportamento observado. Objetos com maior área de contato sofrem maior resistência, como a folha aberta.
- Conclusão: Alternativa correta.
- C) Massa dos corpos:
- A massa não influencia a queda dos corpos, pois no vácuo todos caem com a mesma aceleração. A diferença observada é causada pela resistência do ar.
- Conclusão: Alternativa incorreta.
- D) Densidade dos corpos:
- A densidade não é o fator principal no contexto da questão, pois o comportamento observado está relacionado à resistência do ar e não às propriedades intrínsecas do material.
- Conclusão: Alternativa incorreta.
- E) Aceleração da gravidade:
- A aceleração da gravidade é constante na Terra (em torno de 9,8 m/s²) e não causa a diferença de tempos de queda observada.
- Conclusão: Alternativa incorreta.
Dica Geral:
⚠️ Para entender o impacto da resistência do ar, lembre-se de observar o formato e a área de contato do objeto com o ar.
5º Passo: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão:
A alternativa correta é B, pois a resistência do ar é o aspecto físico que explica as diferenças no comportamento dos corpos em queda apresentados na questão.
Resumo Final:
Na presença de resistência do ar, o formato e a área de contato dos objetos influenciam o tempo de queda. Enquanto no vácuo todos os corpos caem com a mesma aceleração, na atmosfera terrestre a resistência do ar reduz a velocidade de corpos com maior área de contato, como a folha de papel aberta.
