Questão 87 do ENEM 2013 — Ciências da Natureza

Para responder, o segredo é acompanhar como a força resultante sobre o paraquedista muda em cada fase da queda — e não confundi-la com a velocidade nem com a força de resistência do ar isoladamente.

As forças em jogo

Na direção vertical, atuam duas forças:

1. Peso ($P$): aponta para baixo e é constante durante todo o movimento.
2. Resistência do ar ($F_{ar}$): aponta para cima, opondo-se ao movimento. Ela não é constante: cresce quando a velocidade aumenta e também depende da área exposta ao ar.

Como os gráficos partem de um valor positivo, o sentido para baixo foi tomado como positivo. Assim: $F_{res} = P - F_{ar}$

Fase 1 — antes de abrir o paraquedas (até $T_A$)

• No salto ($t=0$): a velocidade é zero, logo $F_{ar}=0$. A resultante é máxima e igual ao peso: $F_{res}=P$ (valor positivo).
• Acelerando: conforme a velocidade cresce, $F_{ar}$ aumenta e a resultante $F_{res}=P-F_{ar}$ vai diminuindo.
• Velocidade limite: quando $F_{ar}$ iguala o peso ($F_{ar}=P$), a resultante zera ($F_{res}=0$) e a queda passa a ser com velocidade constante.

Ou seja, nesta primeira fase o gráfico deve começar positivo e decrescer até zero.

Fase 2 — abertura do paraquedas (instante $T_A$)

Ao abrir, a área exposta ao ar aumenta bruscamente. A resistência do ar dá um salto e fica muito maior que o peso ($F_{ar}>P$). Então: $F_{res}=P-F_{ar}<0$ A resultante fica negativa (aponta para cima, freando). No gráfico isso aparece como uma queda abrupta para a região negativa exatamente em $T_A$.

Fase 3 — depois de $T_A$

Com a resultante para cima, o paraquedista freia; a velocidade cai e, com ela, a resistência do ar diminui. A resultante vai ficando "menos negativa", subindo de volta para zero. Quando $F_{ar}$ volta a igualar $P$ (agora numa velocidade baixa e segura), tem-se $F_{res}=0$ até o pouso.

Perfil esperado e conclusão

Juntando as três fases, o gráfico correto deve: começar positivo → decrescer até zero → sofrer uma queda abrupta para valores negativos em $T_A$ → retornar suavemente ao zero.

O gráfico da alternativa B é justamente o que mostra esse comportamento: parte de um valor positivo, decai até o eixo, mergulha bruscamente para baixo do eixo em $T_A$ e sobe de volta ao zero. Por isso, a resposta é a letra B.