Questão 27 do ENEM 2009 — Ciências da Natureza

ENEM 2009Ciências da Natureza1ª aplicação
Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta
A
se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade.
B
se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena.
C
não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objetos em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais.
não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita.
Resposta correta
E
não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume.
Gabarito oficial: alternativa D

Resolução comentada

Para resolver essa questão, precisamos separar dois conceitos da Física que costumam ser confundidos no dia a dia: massa e peso.

A massa (mm) é uma propriedade intrínseca de um corpo, ligada à quantidade de matéria e à sua inércia. A massa de um objeto é a mesma em qualquer lugar do universo. Por isso o astronauta está correto ao dizer que o telescópio tem uma massa grande.

O peso (PP), por outro lado, é uma força: é a força de atração gravitacional que a Terra exerce sobre o corpo. Ele é dado por P=m⋅gP = m \cdot g, onde gg é a aceleração da gravidade no local onde o corpo se encontra.

A grande "pegadinha" ao pensar em astronautas e satélites é imaginar que no espaço não há gravidade ("gravidade zero"). Isso não é verdade para um objeto em órbita baixa ao redor da Terra: nessa situação a aceleração da gravidade ainda é considerável, próxima da que existe na superfície, e está longe de ser nula. Como a massa do telescópio é grande e gg no local ainda é significativo, o peso do telescópio também é grande.

Então por que o astronauta tem a impressão de que o telescópio é "leve"? Isso ocorre por causa da imponderabilidade. O telescópio, o astronauta e a nave estão todos em órbita, ou seja, em queda livre contínua ao redor da Terra. A força-peso continua atuando sobre eles, mas em vez de simplesmente puxá-los "para baixo", ela funciona como a força centrípeta que curva a trajetória e mantém o corpo em órbita. Como tudo cai junto com a mesma aceleração, não há força de contato (força normal) entre eles, gerando a sensação de ausência de peso.

Portanto, a afirmação do astronauta não se justifica. O peso do telescópio não é pequeno; ao contrário, a força-peso exercida pela gravidade terrestre sobre ele é intensa e é exatamente ela a responsável por mantê-lo em órbita ao redor da Terra.

Entre as alternativas, a única que descreve corretamente essa situação — reconhecendo que a força-peso é a atração gravitacional da Terra sobre o telescópio e que é ela que o mantém em órbita — é a alternativa D.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2009 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.