Questão 118 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Esta questão trata das Leis de Newton e da gravitação para explicar por que um corpo celeste muda de direção ao se aproximar da Terra.

A figura mostra a trajetória do asteroide 2011 MD nos dias em torno de 27 de junho: uma linha que se aproxima da Terra, curva-se nas proximidades dela (passando perto do plano da órbita da Lua) e volta a se afastar. Ou seja, a trajetória é curvilínea, e não uma reta.

Pela Primeira Lei de Newton (Princípio da Inércia), um corpo livre de forças (ou sob resultante nula) mantém repouso ou movimento retilíneo uniforme. Como a trajetória se curva, existe necessariamente uma força resultante não nula agindo sobre o asteroide. Essa força é a atração gravitacional exercida pela Terra.

O ponto central é a relação entre a direção da força e a direção da velocidade:

• Se a força resultante tivesse a mesma direção da velocidade (mesmo sentido ou sentido contrário), ela alteraria apenas o módulo da velocidade — o asteroide ficaria mais rápido ou mais lento, mas continuaria em linha reta.
• Para que a trajetória mude de direção (faça uma curva), é indispensável que a força resultante tenha uma componente perpendicular à velocidade, ou seja, que sua direção seja diferente da direção da velocidade.

No caso do asteroide, a força gravitacional aponta para o centro da Terra, enquanto o vetor velocidade é tangente à trajetória. Como essas direções são diferentes, a força tem uma componente centrípeta que "puxa" o asteroide e curva o seu caminho.

Analisando as alternativas:

• A) Incorreta. A ausência de resistência do ar no espaço evita perdas por atrito, mas não explica a curva: sem força alguma, o asteroide seguiria em linha reta.
• B) Incorreta. É justamente a interação gravitacional com a Terra que causa a mudança de trajetória; sem ela, o movimento seria retilíneo.
• C) Incorreta. Uma força no mesmo sentido da velocidade só aumentaria a rapidez, mantendo a trajetória reta.
• D) Incorreta. Uma força no sentido contrário ao da velocidade só reduziria a rapidez (frenagem), também em linha reta.
• E) Correta. A força gravitacional tem direção diferente da direção da velocidade, condição necessária para alterar a direção do movimento e produzir a trajetória curvilínea.