UENP 2016/2
Leia o texto a seguir.
“Um pequeno passo para o homem, um grande salto para a humanidade” – e para a ciência. Em 20 de julho de 1969, o astronauta norte-americano Neil Armstrong se tornou o primeiro homem a pisar na Lua, dizendo essa célebre frase. O momento marcou a história não apenas da conquista espacial, mas do avanço científico e tecnológico, como um todo, e da sociedade que começava a se globalizar.
(BUENO, C. Chegada do homem à Lua comemora 40 anos com nova missão. Ciência e Cultura. v.6. n.3. 2009. p.19-20.)
Na missão espacial de 1971, o astronauta Dave Scott realizou um experimento transmitido em tempo real para as câmeras de televisão: soltou uma pena de falcão de 0,03 kg e um martelo de alumínio de 1,32 kg de uma mesma altura, comprovando uma teoria que fora proposta por Galileu (1564-1642). Nesse contexto, assinale a alternativa correta.
O martelo chegou ao solo como previsto, e a pena flutuou por longo período, pois sem atmosfera não há gravidade para objetos leves.
A pena demorou mais tempo para chegar ao solo devido à resistência do ar.
A pena demorou mais tempo para chegar ao solo, devido ao fato de a massa da pena ser menor que a massa do martelo.
A pena e o martelo chegaram praticamente juntos ao solo, pois a força gravitacional é a mesma para ambos.
A pena e o martelo chegaram praticamente juntos ao solo, pois a razão entre as respectivas forças gravitacionais e massas é a mesma para ambos.
Resolução
Solução detalhada
No experimento realizado por Dave Scott na Lua foram soltos, ao mesmo tempo e da mesma altura, uma pena (3 kg) e um martelo (1,32 kg). Na superfície lunar praticamente não há atmosfera, logo a força de resistência do ar é desprezível. Nessas condições os corpos entram em queda livre.
Em queda livre a única força relevante é o peso, dado por \(F_g = m \cdot g\). A aceleração a que o corpo fica submetido é obtida por
\[a = \frac{F_g}{m} = \frac{m\,g}{m} = g\]
Note que a aceleração é igual a \(g\) (no caso lunar, \(g_{\text{Lua}}\approx1{,}62\,\text{m/s}^2\)) e independe da massa. Assim, pena e martelo caem com a mesma aceleração e atingem o solo praticamente ao mesmo tempo. Esse resultado confirma a proposição de Galileu de que, na ausência de resistência do ar, todos os corpos caem com a mesma aceleração.
A alternativa que expressa corretamente esse raciocínio é a letra E.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de conceitos
- Peso (força gravitacional): \(F_g = m\,g\).
- Aceleração da gravidade: \(g\) é constante para todos os corpos em um mesmo local.
- Queda livre: movimento sob ação exclusiva da gravidade. Se não houver resistência do ar, a aceleração é \(g\) para qualquer massa.
- Resistência do ar: força que depende da forma, da área e da velocidade do objeto. Na Lua, é desprezível.
