Exame de Física e Química A 2025 · 1.ª fase — item 2.1, resolvido

O ponto de partida. A palavra que decide o item é queda livre, e o enunciado di-la duas vezes: «uma experiência de queda livre» e «entre as posições A e B, o utilizador está em queda livre». Queda livre tem um significado preciso em Física: o corpo move-se sujeito apenas à força gravítica. Cada opção junta duas afirmações; decide-as separadamente.

1.º — quantas forças atuam

Por definição de queda livre, só atua o peso, $\vec{P}$, exercido pela Terra. O enunciado garante que não há mais nada: o utilizador larga o cabo em A (o cabo deixa de o puxar) e cai sem contacto com a rampa (a rampa não exerce força nenhuma). A resistência do ar é desprezada — é isso que o modelo de queda livre assume.

Logo, atua apenas uma força. Isto elimina (C) e (D).

2.º — o tempo de queda depende da massa?

Aplica a Segunda Lei de Newton, com o peso como única força:

A massa aparece dos dois lados e cancela: a aceleração de qualquer corpo em queda livre é $g$, seja qual for a sua massa. Um corpo com o dobro da massa é puxado com o dobro da força, mas também precisa do dobro da força para ter a mesma aceleração.

Com a mesma aceleração, a mesma velocidade inicial (nula, em A) e a mesma distância a percorrer até B, o movimento é exatamente o mesmo para qualquer massa. Da equação do movimento uniformemente acelerado, com $v_0=0$,

e a massa não aparece em lado nenhum. O tempo de queda não depende da massa.

Resposta: opção (B).

a origem de cada opção errada

• (A) — acerta no número de forças, mas cai na intuição mais antiga da Física (a de Aristóteles): «o mais pesado cai mais depressa». O peso é maior num corpo de maior massa, sim — mas a inércia também, na mesma proporção, e a aceleração fica igual.
• (C) — conta forças a mais (a tensão do cabo, a resistência do ar, ou uma força «de queda» que não existe) e ainda faz depender o tempo da massa. Com resistência do ar apreciável, a massa passaria de facto a contar — mas então o movimento já não seria queda livre.
• (D) — acerta na independência da massa, mas conta mais do que uma força. É o erro de quem acrescenta a tensão do cabo (o utilizador já o largou) ou uma reação da rampa (o enunciado diz que não há contacto).

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla: é tudo ou nada. Os $10$ pontos vêm inteiros ou não vêm — não há crédito parcial, e errar não desconta.

• Ler «queda livre» como «a cair». Em linguagem corrente, qualquer queda é «livre»; em Física, queda livre quer dizer só a força gravítica a atuar. Um paraquedista cai, mas não está em queda livre.
• Contar forças que já não atuam. O cabo foi largado em A e a rampa só é tocada a partir de B. Antes de contar forças, pergunta que corpos estão, de facto, em contacto com o teu corpo.
• Deixar em branco. Errar não tira pontos; o branco vale $0$ de certeza. Mesmo com dúvidas entre duas opções, escolhe uma.
• Escrever duas respostas. Os critérios gerais dizem que, se aparecer mais do que uma resposta ao mesmo item, só se classifica a que surgir em primeiro lugar. Riscar mal ou acrescentar «ou (…)» não salva nada.
• Não indicar a versão da prova. Os critérios são claros: sem indicação inequívoca da versão, todos os itens de seleção valem zero. Esta chave é a da Versão 1; na Versão 2 as opções estão por outra ordem.

a regra a fixar

Queda livre = só o peso. E daí, pela Segunda Lei de Newton, $a=g$ para qualquer massa: dois corpos largados da mesma altura, em queda livre, chegam ao chão ao mesmo tempo. Sempre que um item te perguntar se algo depende da massa, escreve $F_{\mathrm{R}}=ma$ e vê se o $m$ cancela.