O que caracteriza o lançamento horizontal de um projétil?

É o movimento em que o corpo é lançado com velocidade inicial apenas na direção horizontal, enquanto a vertical é influenciada apenas pela gravidade.

Como calcular o tempo de queda de um objeto lançado horizontalmente de uma altura h?

Usa-se a equação $h = \frac{1}{2}gt^2$, isolando t para encontrar o tempo de queda.

Qual a equação para o alcance horizontal em um lançamento horizontal?

O alcance é dado por $d = v_0 t$, onde $v_0$ é a velocidade inicial horizontal e t é o tempo de queda.

Como determinar a altura máxima atingida por um projétil lançado verticalmente para cima?

Utiliza-se $v^2 = v_0^2 - 2gh_{max}$, com $v = 0$ no ponto mais alto.

Qual o valor da aceleração da gravidade geralmente usado em questões de vestibular?

Normalmente utiliza-se $g = 10\ \text{m/s}^2$ para facilitar os cálculos.

Por que a velocidade inicial do jato é a mesma nos dois experimentos (horizontal e vertical)?

Porque a pressão e o mecanismo de saída da água não mudam, apenas a direção do lançamento.

O que acontece com o tempo de subida de um projétil lançado verticalmente para cima?

O tempo de subida é dado por $t = \frac{v_0}{g}$, sendo o instante em que a velocidade se anula no ponto mais alto.

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Questão 100 — Em um dia de calor intenso, dois colegas estão a brincar com a água da mangueira. Um deles quer saber até que altura o jato de água alcança, a partir…

ENEM 2022 Questão 100

Em um dia de calor intenso, dois colegas estão a brincar com a água da mangueira. Um deles quer saber até que altura o jato de água alcança, a partir da saída de água, quando a mangueira está posicionada totalmente na direção vertical. O outro colega propõe então o seguinte experimento: eles posicionarem a saída de água da mangueira na direção horizontal, a 1 m de altura em relação ao chão, e então medirem a distância horizontal entre a mangueira e o local onde a água atinge o chão. A medida dessa distância foi de 3 m, e a partir disso eles calcularam o alcance vertical do jato de água. Considere a aceleração da gravidade de 10 m

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O resultado que eles obtiveram foi de

Resolução

Resposta correta: Letra B — 2,25 m.

A questão trata do movimento de projéteis, mais especificamente do lançamento horizontal e do lançamento vertical de um jato de água. Os conceitos necessários são: decomposição do movimento em horizontal e vertical, equações do movimento uniformemente variado (MUV) para o eixo vertical e movimento uniforme (MU) para o eixo horizontal, além do cálculo do alcance máximo vertical. No experimento, ao lançar a água horizontalmente de uma altura de 1 m, a água percorre 3 m na horizontal até atingir o chão. Primeiro, calculamos o tempo de queda com a equação do MUV: $h = \frac{1}{2}gt^2 \Rightarrow 1 = \frac{1}{2} \times 10 \times t^2 \Rightarrow t^2 = 0,2 \Rightarrow t = 0,447$ s. Sabendo que o alcance horizontal $d = v_0 t$, temos $3 = v_0 \times 0,447 \Rightarrow v_0 = 6,71$ m/s. Agora, para saber a altura máxima que o jato atinge quando lançado verticalmente para cima com essa velocidade, usamos $v^2 = v_0^2 - 2gh_{max}$, com $v = 0$ no topo: $0 = (6,71)^2 - 2 \times 10 \times h_{max} \Rightarrow h_{max} = \frac{(6,71)^2}{20} = 2,25$ m. Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

Comentários por alternativa

A 1,50 m.

A alternativa A (1,50 m) subestima a altura máxima, provavelmente por erro no uso das fórmulas do movimento vertical ou na conversão do tempo de queda.
B 2,25 m.

A alternativa B (2,25 m) está correta, pois utiliza corretamente os conceitos de lançamento horizontal para determinar a velocidade inicial e, em seguida, aplica a equação de energia ou Torricelli para calcular a altura máxima atingida pelo jato lançado verticalmente.
C 4,00 m.

A alternativa C (4,00 m) é incorreta, pois superestima a altura máxima, talvez por desconsiderar que a energia cinética inicial é limitada pela velocidade obtida no lançamento horizontal.
D 4,50 m.

A alternativa D (4,50 m) também é incorreta, provavelmente resultado de erro de cálculo ou confusão entre alcance horizontal e altura máxima.
E 5,00 m.

A alternativa E (5,00 m) está errada, pois corresponde ao dobro da energia inicial, o que não faz sentido para o caso apresentado.

Flashcards

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1. O que caracteriza o lançamento horizontal de um projétil?: É o movimento em que o corpo é lançado com velocidade inicial apenas na direção horizontal, enquanto a vertical é influenciada apenas pela gravidade.
2. Como calcular o tempo de queda de um objeto lançado horizontalmente de uma altura h?: Usa-se a equação $h = \frac{1}{2}gt^2$, isolando t para encontrar o tempo de queda.
3. Qual a equação para o alcance horizontal em um lançamento horizontal?: O alcance é dado por $d = v_0 t$, onde $v_0$ é a velocidade inicial horizontal e t é o tempo de queda.
4. Como determinar a altura máxima atingida por um projétil lançado verticalmente para cima?: Utiliza-se $v^2 = v_0^2 - 2gh_{max}$, com $v = 0$ no ponto mais alto.
5. Qual o valor da aceleração da gravidade geralmente usado em questões de vestibular?: Normalmente utiliza-se $g = 10\ \text{m/s}^2$ para facilitar os cálculos.
6. Por que a velocidade inicial do jato é a mesma nos dois experimentos (horizontal e vertical)?: Porque a pressão e o mecanismo de saída da água não mudam, apenas a direção do lançamento.
7. O que acontece com o tempo de subida de um projétil lançado verticalmente para cima?: O tempo de subida é dado por $t = \frac{v_0}{g}$, sendo o instante em que a velocidade se anula no ponto mais alto.

Questão 100 — Em um dia de calor intenso, dois colegas estão a brincar com a água da mangueira. Um deles quer saber até que altura o jato de água alcança, a partir…

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