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Questão de Física do ENEM 2024: Nessa situação, em quantos minutos o nadador completará a prova?
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Para os circuitos de maratonas aquáticas realizadas em mares calmos e próximos à praia, é montado um sistema de boias que determinam o trajeto a ser seguido pelos nadadores. Uma das dificuldades desse tipo de circuito é compensar os efeitos da corrente marinha. O diagrama contém o circuito em que deve ser realizada uma volta no sentido anti-horário. As quatro boias estão numeradas de 1 a 4. Existe uma corrente marinha de velocidade vc, cujo módulo é 30 metros por minuto, paralela à praia em toda a área do circuito. Nas arestas mais longas, o nadador precisará nadar na direção apontada pelos vetores vn dos pontos 1 até 2 e de 3 até 4. Considere que a velocidade do nadador é de 50 metros por minuto, em relação à água, durante todo o circuito.
Descrição da imagem (gerado por IA)
Diagrama retangular com vértices numerados. O retângulo é formado por linhas tracejadas: vértices 1 (inferior esquerdo), 2 (inferior direito), 3 (superior direito) e 4 (superior esquerdo). A aresta superior 4-3 mede 800 m; a aresta lateral direita 3-2 mede 400 m. Há setas de vetores: um vetor v_n aponta para cima e para a esquerda a partir da aresta superior; outro vetor v_n aponta para cima e para a direita a partir da aresta inferior; e um vetor v_c aponta verticalmente para baixo no lado direito.
Textos contidos na imagem (gerado por IA)
4 3 2 1 800 m 400 m v_n v_c
Nessa situação, em quantos minutos o nadador completará a prova?
A corrente tem módulo 30 m/min e, no diagrama, atua para baixo, paralelamente aos lados curtos. Nos percursos longos 1→2 e 3→4, ela é perpendicular ao deslocamento; por isso o nadador inclina a direção do nado, e a componente da velocidade que efetivamente o desloca ao longo da aresta é v=502−302=40 m/min. Cada aresta longa tem 800 m, então cada uma leva 800/40=20 min. Já nas arestas curtas, a corrente é paralela: no trecho 2→3 ele sobe contra ela, com velocidade resultante 50−30=20 m/min, gastando 400/20=20 min; no trecho 4→1 ele desce a favor, com 50+30=80 m/min, gastando 400/80=5 min. Somando as quatro arestas, o tempo total é 20+20+20+5=65 min.
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