Questão 119, caderno azul do ENEM 2019 – DIA 2

Dois amigos se encontram em um posto de gasolina para calibrar os pneus de suas bicicletas. Uma das bicicletas é de corrida (bicicleta A) e a outra, de passeio (bicicleta B). Os pneus de ambas as bicicletas têm as mesmas características, exceto que a largura dos pneus de A é menor que a largura dos pneus de B. Ao calibrarem os pneus das bicicletas A e B, respectivamente com pressões de calibração p_A e p_B, os amigos observam que o pneu da bicicleta A deforma, sob mesmos esforços, muito menos que o pneu da bicicleta B. Pode-se considerar que as massas de ar comprimido no pneu da bicicleta A, m_A, e no pneu da bicicleta B, m_B, são diretamente proporcionais aos seus volumes.

Comparando as pressões e massas de ar comprimido nos pneus das bicicletas, temos:

A) p_A < p_B e m_A < m_B

B) p_A > p_B e m_A < m_B

C) p_A > p_B e m_A = m_B

D) p_A < p_B e m_A = m_B

E) p_A > p_B e m_A > m_B

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão:

Hidrostática (Conceito de Pressão)
Termodinâmica (Estudo dos Gases e relação entre Volume e Massa).

Tema/Objetivo Geral:

Interpretação física de situações cotidianas, relacionando deformação mecânica com pressão interna e geometria (tamanho) com quantidade de matéria.

Nível da Questão: Médio.

A questão exige que o aluno rompa com o senso comum de que “mais pressão” significa “mais ar”. É necessário dissociar a intensidade da força (pressão) da quantidade de matéria (massa), o que requer um raciocínio abstrato apurado.

Gabarito: B.

O pneu A deforma menos, o que é a prova física de que sua pressão interna é maior (pA > pB). Por outro lado, o pneu A é mais estreito, tendo menor volume físico e, consequentemente, armazenando menor massa de ar (mA < mB).

Resolução Passo a Passo

I. A DIRETRIZ SUPREMA (A MISSÃO INABALÁVEL)

Vamos transformar esta questão em uma aula sobre a física dos fluidos confinados. Não basta acertar; precisamos entender a “personalidade” de cada pneu. O pneu de corrida é um instrumento de alta tensão e precisão, enquanto o pneu de passeio é focado em volume e conforto. Vamos desvendar como essas características se traduzem nas variáveis físicas Pressão e Massa.

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo:
A questão nos pede para realizar um diagnóstico comparativo entre dois recipientes de ar (pneus) com características opostas. Precisamos determinar quem tem a maior Pressão (quem está mais “tenso”) e quem tem a maior Massa (quem tem mais “matéria” dentro).

Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine a diferença entre uma seringa de injeção e um colchão de ar:

A seringa (Pneu A) é fina, pequena, mas o líquido sai com uma pressão violenta. Tem alta pressão, mas pouca quantidade de material.

O colchão de ar (Pneu B) é enorme, cabe muito ar, mas é mole e macio. Tem baixa pressão, mas uma quantidade enorme de material.
O desafio é aplicar essa lógica às bicicletas.

Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação):

Identificar qual pneu tem maior pressão observando a resistência à deformação (o teste da rigidez).
Identificar qual pneu tem maior massa de ar observando a geometria e o volume disponível (o teste do tamanho).
Cruzar esses dois dados para encontrar a única alternativa que descreve esse cenário físico.

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Para resolver este caso, precisamos dominar dois conceitos fundamentais da Física. Vamos estruturá-los claramente:

1. O Indicador de Pressão (Rigidez):
A pressão interna é a força que o gás exerce contra as paredes do pneu para mantê-lo esticado.

A Regra de Ouro: Quanto maior a pressão interna, menor será a deformação quando aplicamos uma força externa (como o peso do ciclista). Um pneu “duro” é sinônimo de alta pressão.

2. O Indicador de Massa (Volume):
A questão nos diz que a massa de ar é diretamente proporcional ao volume (assumindo condições similares de temperatura e comportamento de gás ideal).

A Lógica Espacial: Massa é quantidade de matéria. Se o “balde” (pneu) é menor, cabe menos “água” (ar).
- Pneu Largo = Grande Volume = Muita Massa.
- Pneu Estreito = Pequeno Volume = Pouca Massa.

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos executar nosso Plano de Ataque ponto a ponto:

Análise da Pressão (p):
O enunciado afirma categoricamente: “o pneu da bicicleta A deforma… muito menos que o pneu da bicicleta B”.

Interpretação: Se o pneu A se recusa a deformar, ele está exercendo uma força contrária maior nas paredes. Ele está “mais duro”.
Veredito: A pressão em A é maior que a pressão em B.
Matematicamente: pA > pB.

Análise da Massa (m):
O enunciado fornece duas pistas vitais:

A largura de A é menor que a de B (logo, o pneu A é menor/mais fino).
As massas são proporcionais aos volumes.

Interpretação: O pneu A é um recipiente menor. Mesmo que o ar esteja muito apertado lá dentro (alta pressão), a quantidade total de moléculas que cabem num tubo fino é menor do que a quantidade que cabe num tubo largo e grande como o do pneu B.
Veredito: A massa de ar em A é menor que a massa de ar em B.
Matematicamente: mA < mB.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! O erro mais comum aqui é o Pensamento Intuitivo de Escala. O aluno pensa: “Se a pressão é maior, deve ter ‘mais coisa’ lá dentro!”.
Isso é falso! Pressão é concentração de força, não quantidade total. Você pode ter uma pressão gigantesca em uma pequena gota (pouca massa), e pressão ambiente em uma sala inteira (muita massa). Não confunda intensidade (Pressão) com extensão (Massa/Volume).

A Bússola (O Perfil do Culpado):

Síntese do raciocínio: Procuramos uma alternativa que descreva um pneu pequeno e rígido contra um pneu grande e macio.
Expectativa: Devemos encontrar pA > pB (A é mais duro) e mA < mB (A tem menos ar total).

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

Aqui vamos dissecar cada alternativa. Não basta saber que está errada; vamos entender o porquê e imaginar o cenário onde ela estaria certa.

A) pA < pB e mA < mB
- O Diagnóstico do Erro: Contradição Física na Pressão. Esta alternativa sugere que o pneu A tem pressão menor que o B.
- Por que está incorreta: Se pA fosse menor que pB, o pneu A seria “mais mole” e deformaria mais do que o B sob o mesmo esforço. O texto diz exatamente o contrário (deforma menos).
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Esta alternativa seria a correta se o enunciado dissesse: “Ao sentar na bicicleta A, o pneu quase tocou o aro de tão murcho, enquanto o pneu B se manteve firme.”
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
B) pA > pB e mA < mB
- Análise de Correspondência: Esta alternativa alinha perfeitamente as duas conclusões da nossa investigação. Reconhece que a menor deformação implica maior pressão (pA > pB) e que o menor volume geométrico implica menor massa de ar (mA < mB).
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
C) pA > pB e mA = mB
- O Diagnóstico do Erro: Negligência Geométrica. O aluno acerta a pressão, mas assume erroneamente que a quantidade de ar é igual.
- Por que está incorreta: O texto afirma que os pneus têm larguras diferentes (A é menor). Para ter a mesma massa (mA = mB) num volume menor, a densidade do ar em A teria que ser absurdamente maior para compensar a falta de espaço, o que não é o foco da questão baseada em proporcionalidade direta volume/massa.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Estaria correta se o enunciado dissesse: “Apesar de A ser mais fino, ele foi preenchido com tanto ar que a quantidade de mols de gás injetada foi idêntica à do pneu B.” Ou simplesmente se os pneus tivessem o mesmo tamanho.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
D) pA < pB e mA = mB
- O Diagnóstico do Erro: Erro Total de Interpretação. Erra tanto na análise da rigidez (pressão) quanto na geometria (massa).
- Por que está incorreta: Assume que o pneu mais rígido tem menos pressão e que pneus de tamanhos diferentes têm a mesma quantidade de ar.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Estaria certa se os dois pneus fossem idênticos em tamanho (mesma largura) e o pneu A estivesse murcho (deformando mais) enquanto o B estivesse cheio.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
E) pA > pB e mA > mB
- O Diagnóstico do Erro: A Armadilha da Grandeza. O aluno associa “Maior Pressão” automaticamente com “Maior Massa”.
- Por que está incorreta: Ignora o fato físico de que o pneu A é pequeno (estreito). Mesmo com muita pressão, ele não consegue comportar mais ar do que o pneu B, que é volumoso.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Esta alternativa seria correta se a Bicicleta A fosse um Trator (pneu enorme e com alta pressão) e a Bicicleta B fosse uma bicicleta infantil. Nesse caso, A ganharia em pressão E em massa.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento:
A física das bicicletas nos ensina que a rigidez (Pressão) não depende do tamanho, mas da concentração de força, enquanto a capacidade de armazenamento (Massa) é refém do volume disponível. Assim, o pequeno e rígido pneu A vence em pressão, mas perde em massa para o grande e macio pneu B.

Resumo-flash (A Imagem Mental):
🚴 Corrida (A): O “Nervosinho” -> Pequeno, mas tenso (Alta Pressão, Baixa Massa).
🚲 Passeio (B): O “Grandão Relaxado” -> Grande, mas suave (Baixa Pressão, Alta Massa).

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Podemos conectar isso à Fisiologia Humana e Hipertensão.
Pense nas artérias. Quando uma artéria se estreita (diminui o volume/diâmetro, como o pneu fino), a pressão arterial tende a subir se o fluxo sanguíneo for forçado ali. Vasos mais calibrosos (maior volume) transportam mais sangue (massa) com menor resistência (pressão relativa). Entender a relação Volume x Pressão é a chave tanto para ganhar o Tour de France quanto para entender a saúde cardiovascular.