Questão 122 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos analisar os efeitos físicos de colocar rodas maiores em um carro, dividindo o problema em duas partes: a estabilidade do veículo e a marcação do velocímetro.

Estabilidade e Centro de Massa

Quando trocamos as rodas originais de aro $15$ polegadas por rodas de aro $17$ polegadas, o diâmetro total do conjunto roda-pneu aumenta. Isso significa que o eixo do carro ficará mais distante do chão, elevando toda a estrutura do veículo (chassi, motor, carroceria).

Na Física, o ponto que representa a distribuição de massa de um corpo é o centro de massa. Ao levantar o carro, estamos elevando a posição do centro de massa. A regra de ouro da estabilidade nos diz que quanto mais alto estiver o centro de massa de um objeto, mais fácil será desequilibrá-lo. Pense em um ônibus de dois andares comparado a um carro de Fórmula 1: o ônibus tomba com muito mais facilidade nas curvas. Portanto, elevar o centro de massa torna o veículo mais instável.

O Velocímetro e a Velocidade Linear

Agora, vamos entender o que acontece com a velocidade. O velocímetro do carro não mede a velocidade real em relação ao chão (como um GPS faria); ele mede a velocidade angular ($\omega$), ou seja, o número de giros que o eixo da roda dá por segundo.

O computador do carro é calibrado na fábrica para calcular a velocidade linear ($v$) usando o raio original da roda ($r$), através da relação fundamental do movimento circular: $v_{\text{indicada}} = \omega \cdot r$

Se o motorista coloca uma roda maior, com um novo raio $R$ (onde $R > r$), a cada volta completa o carro percorrerá uma distância maior no asfalto. No entanto, o velocímetro "não sabe" dessa troca e continuará usando o raio antigo ($r$) para fazer a conta.

A velocidade real do carro será dada pelo novo raio: $v_{\text{real}} = \omega \cdot R$

Como o novo raio é maior ($R > r$), para uma mesma rotação $\omega$ lida pelo painel, a velocidade real será maior que a velocidade calculada pelo computador. Em outras palavras, a troca de aro vai aumentar a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro. O carro estará correndo mais do que o ponteiro mostra!

Conclusão

Juntando as duas análises, concluímos que o uso de rodas maiores eleva o centro de massa (deixando o carro mais instável) e faz com que a velocidade real seja maior do que a marcada no painel. Isso corresponde exatamente ao que é descrito na alternativa A.