No clássico filme de ficção científica de 1950 Rocketship X-M, uma nave espacial está se movendo no vácuo do espaço, longe de qualquer estrela ou planeta, quando seu motor para de funcionar. De acordo com a primeira lei de Newton, o que deve acontecer com a nave após o motor parar?
a) A nave continuará em movimento retilíneo com velocidade constante.
b) A nave irá desacelerar gradualmente até parar, pois não há mais propulsão.
c) A nave começará a se mover em trajetória circular devido à ausência de forças.
d) A nave irá parar imediatamente, pois não há forças atuando sobre ela.
a) A nave continuará em movimento retilíneo com velocidade constante.
b) A nave irá desacelerar gradualmente até parar, pois não há mais propulsão.
c) A nave começará a se mover em trajetória circular devido à ausência de forças.
d) A nave irá parar imediatamente, pois não há forças atuando sobre ela.
Passo 1
O enunciado diz que uma nave espacial está no vácuo do espaço, longe de estrelas e planetas (ou seja, sem forças externas importantes como gravidade), e que o motor para de funcionar. A pergunta é qual das alternativas descreve corretamente o que acontece com a nave depois que o motor para:
a) A nave continuará em movimento retilíneo com velocidade constante.
b) A nave irá desacelerar gradualmente até parar, pois não há mais propulsão.
c) A nave começará a se mover em trajetória circular devido à ausência de forças.
d) A nave irá parar imediatamente, pois não há forças atuando sobre ela.
a) A nave continuará em movimento retilíneo com velocidade constante.
b) A nave irá desacelerar gradualmente até parar, pois não há mais propulsão.
c) A nave começará a se mover em trajetória circular devido à ausência de forças.
d) A nave irá parar imediatamente, pois não há forças atuando sobre ela.
Informações relevantes dadas:
- A nave está no vácuo, longe de qualquer corpo que exerça força gravitacional significativa (o enunciado explicitamente diz “longe de qualquer estrela ou planeta”).
- O motor para de funcionar (não há mais empuxo do motor), ou seja, não há propulsão.
- Não há outras forças externas aparentes agindo sobre a nave.
Passo 2
Apresentar a ideia física central (lei de Newton e relação força-acceleracao). A segunda lei de Newton relaciona força resultante, massa e aceleração pela expressão
, onde:
-
é a força resultante (vetor) atuando no corpo, -
é a massa do corpo (escalar, sempre positiva), -
é a aceleração (vetor), isto é, a taxa de variação da velocidade no tempo.
Se a força resultante é zero (
), então pela equação acima vem que
(porque
). A aceleração sendo nula significa que a velocidade não muda com o tempo. Em linguagem matemática a aceleração é a derivada da velocidade:
. Logo,
, o que implica
constante (mesma direção e mesmo módulo).
Passo 3
Interpretar isso no contexto da nave: o enunciado indica que a nave está longe de corpos que gerem forças significativas e que o motor parou. Então podemos considerar que a força resultante sobre a nave é, para todos os efeitos, nula:
. Aplicando a conclusão do passo anterior, com
obtemos
e portanto a velocidade da nave permanece constante — tanto em módulo (velocidade escalar) quanto em direção. Em palavras simples: sem força resultante não há aceleração, então a nave não muda sua velocidade nem sua direção.
Um exemplo mental útil: um carrinho num trilho sem atrito continua deslizando com a mesma velocidade quando a força que o empurrava deixa de atuar; a ausência de atrito (força) permite que o movimento continue. No espaço, onde praticamente não existe “atrito do ar”, o mesmo princípio vale — a nave “coasta” indefinidamente.
Passo 4
Desmontando as alternativas erradas uma a uma:
- Alternativa (b): “Irá desacelerar gradualmente até parar, pois não há mais propulsão.” Isso confunde causa e efeito: ausência de propulsão significa ausência de força de empuxo, mas não implica automaticamente desaceleração — para desacelerar seria necessária uma força resultante oposta ao movimento (por exemplo fricção ou empuxo contrário). No enunciado não há tal força.
- Alternativa (c): “Começará a se mover em trajetória circular devido à ausência de forças.” Movimento circular exige uma força centrípeta não nula apontando para o centro da curva; sem forças, não há curvatura da trajetória. Então a ausência de forças não cria movimento circular.
- Alternativa (d): “Parará imediatamente, pois não há forças atuando sobre ela.” Parar imediatamente implicaria uma mudança instantânea de velocidade, o que exigiria uma aceleração enorme (portanto uma força muito grande) por um instante — mas não existe tal força. Além disso, a lei da inércia diz justamente o contrário: sem forças, o movimento se mantém.
Passo 5
Resumo didático e incentivo: com base em
e na ideia de que no cenário descrito a força resultante é nula, a aceleração é zero e a velocidade não muda. Isso significa que a nave continua se movendo da mesma maneira que vinha se movendo no instante em que o motor parou — ou seja, segue em linha reta com velocidade constante, a menos que alguma força externa futura atue sobre ela (um pequeno empurrão, gravidade ao passar perto de um corpo, etc.). Não se preocupe: é um ponto clássico que parece contraintuitivo à primeira vista, mas faz todo sentido quando se usa a relação força–aceleração.
Resposta
a) A nave continuará em movimento retilíneo com velocidade constante.