FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Código: ENEM-2025-126
Segundo o princípio da independência dos movimentos, de Galileu, sempre que a velocidade resultante de um corpo puder ser decomposta em duas ou mais componentes perpendiculares entre si, cada um desses movimentos poderá ser analisado separadamente como se os outros não existissem. Esse princípio é muito útil para a simplificação de alguns problemas reais, em três dimensões. Considere um avião que, ao decolar, é instruído pela torre a atingir, em 6 minutos, uma posição de 20 km a Leste, 20 km a Norte e 1 km de altitude em relação ao ponto de decolagem. No entanto, no instante da decolagem, começa a soprar um vento cujo vetor velocidade tem componentes 30 km/h para Leste, 20 km/h para Sul e 1 km/h para baixo. Durante a ação do vento, a velocidade ( vec{v} ) que o piloto deve estabelecer em relação ao ar para que o avião chegue à posição esperada no tempo indicado tem as componentes:
Alternativas
A) 230 km/h para Leste, 180 km/h para Sul e 9 km/h para baixo.
B) 230 km/h para Leste, 180 km/h para Norte e 9 km/h para cima.
C) 200 km/h para Oeste, 200 km/h para Norte e 10 km/h para cima.
D) 170 km/h para Leste, 220 km/h para Norte e 11 km/h para cima. Correta
E) 170 km/h para Leste, 180 km/h para Norte e 11 km/h para cima.
Resolução Comentada

ENEM 2025/126

O avião deve atingir o ponto:

\( \Delta x = 20\,\text{km} \) (Leste)
\( \Delta y = 20\,\text{km} \) (Norte)
\( \Delta z = 1\,\text{km} \) (para cima)

O tempo disponível é:

\( t = 6\,\text{min} = 0{,}1\,\text{h} \)

Logo, a velocidade desejada em relação ao solo é:

\( \vec{v}_{\text{solo}} = \left( \dfrac{20}{0{,}1}, \dfrac{20}{0{,}1}, \dfrac{1}{0{,}1} \right) = (200, 200, 10)\,\text{km/h} \)

O vento tem componentes:

\( \vec{v}_{\text{vento}} = (30, -20, -1)\,\text{km/h} \)

Como:

\( \vec{v}_{\text{solo}} = \vec{v}_{\text{piloto}} + \vec{v}_{\text{vento}} \)

então:

\( \vec{v}_{\text{piloto}} = \vec{v}_{\text{solo}} - \vec{v}_{\text{vento}} \)

Calculando componente a componente:

Leste: \( 200 - 30 = 170 \,\text{km/h} \)
Norte: \( 200 - (-20) = 220 \,\text{km/h} \)
Vertical: \( 10 - (-1) = 11 \,\text{km/h} \)

Alternativa correta: (D)

Soma Vetorial Leste Norte Altitude vento piloto resultante vento + piloto → deslocamento desejado

Outra forma de resolver:

Para resolver esta questão, aplicamos o princípio da independência dos movimentos. Devemos calcular a velocidade resultante necessária para atingir o alvo e, em seguida, subtrair o efeito do vento para encontrar a velocidade que o piloto deve estabelecer em relação ao ar.

1. Cálculo da velocidade resultante necessária (\( \vec{v}_{res} \)):

O avião deve percorrer as seguintes distâncias em um tempo de \( 6\,\text{min} \) (que equivale a \( 0,1\,\text{h} \)):

  • Leste: \( v_L = \frac{20\,\text{km}}{0,1\,\text{h}} = 200\,\text{km/h} \)
  • Norte: \( v_N = \frac{20\,\text{km}}{0,1\,\text{h}} = 200\,\text{km/h} \)
  • Vertical: \( v_V = \frac{1\,\text{km}}{0,1\,\text{h}} = 10\,\text{km/h} \) (para cima)

2. Análise da velocidade do vento (\( \vec{v}_{vento} \)):

O vento sopra com as seguintes componentes:

  • \( 30\,\text{km/h} \) para Leste
  • \( 20\,\text{km/h} \) para Sul (ou seja, \( -20\,\text{km/h} \) para Norte)
  • \( 1\,\text{km/h} \) para baixo (ou seja, \( -1\,\text{km/h} \) para cima)

3. Determinação da velocidade do avião em relação ao ar (\( \vec{v}_{aviao} \)):

Sabemos que \( \vec{v}_{res} = \vec{v}_{aviao} + \vec{v}_{vento} \). Portanto, \( \vec{v}_{aviao} = \vec{v}_{res} - \vec{v}_{vento} \):

  • Componente Leste: \( 200 - 30 = 170\,\text{km/h} \)
  • Componente Norte: \( 200 - (-20) = 220\,\text{km/h} \)
  • Componente Vertical: \( 10 - (-1) = 11\,\text{km/h} \) (para cima)

Conclusão

O piloto deve estabelecer uma velocidade em relação ao ar com componentes de \( 170\,\text{km/h} \) para Leste, \( 220\,\text{km/h} \) para Norte e \( 11\,\text{km/h} \) para cima.

\( 170\,\text{km/h} \) L, \( 220\,\text{km/h} \) N e \( 11\,\text{km/h} \) cima

Resposta: (D)