Questão 52 do ENEM 2013 — Ciências da Natureza

A questão aborda um conceito fundamental da cinemática: a velocidade relativa e a importância do referencial.

Para entender o que aconteceu com o piloto francês, precisamos nos colocar no lugar dele, ou seja, adotar o piloto (e o avião) como referencial. O enunciado diz que o piloto viu o projétil "parado perto de sua face". Na física, quando um objeto parece estar em repouso em relação a um observador, dizemos que a velocidade relativa entre eles é nula ($v_{\text{rel}} = 0$).

Mas como a velocidade relativa pode ser zero se tanto o avião quanto o projétil estavam em movimento?

A velocidade relativa entre dois corpos $A$ e $B$ que se movem na mesma direção e no mesmo sentido é dada pela diferença de suas velocidades: $v_{\text{rel}} = v_A - v_B$

Para que o projétil pareça parado para o piloto ($v_{\text{rel}} = 0$), é necessário que: $v_A - v_B = 0 \implies v_A = v_B$

Ou seja, o avião e o projétil devem estar se movendo na mesma direção, no mesmo sentido e com a mesma velocidade. É a mesma sensação que temos quando estamos em um carro a $100 \text{ km/h}$ e olhamos para outro carro ao lado, também a $100 \text{ km/h}$: para nós, o outro carro parece parado, embora ambos se movam rapidamente em relação ao solo.

Analisando as alternativas:

• A) Incorreta. Um projétil não é freado pelo ar a ponto de parar subitamente e ficar flutuando; se estivesse parado em relação ao solo, o avião passaria por ele instantaneamente.
• B) Incorreta. Se o avião tivesse velocidade visivelmente superior, ele ultrapassaria o projétil rapidamente, e o piloto veria a bala se movendo para trás.
• C) Incorreta. Se o projétil fosse disparado para cima, ele cruzaria a trajetória do avião e não ficaria parado ao lado do piloto; além disso, a gravidade faria sua velocidade variar.
• D) Incorreta. Em sentidos opostos, a velocidade relativa seria a soma das velocidades ($v_{\text{rel}} = v_A + v_B$), e o projétil passaria tão rápido que seria impossível vê-lo ou tocá-lo.
• E) Correta. Para que a velocidade relativa seja nula e o projétil pareça parado, ambos devem se mover no mesmo sentido e com velocidades de mesmo valor.

Portanto, a resposta é a alternativa E.