Prova de Física do ENEM 2017 Resolvida

Questão 1

Disponível em: http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu. Acesso em: 8 maio 2017 (adaptado).

Qual tipo de lâmpada melhor atende ao desejo do arquiteto?

A) Haleto metálico.
B) Tungstênio.
C) Mercúrio.
D) Xênon.
E) LED.

A alternativa correta é letra E)

Para escolher a lâmpada mais adequada é necessário avaliar qual delas apresenta um padrão de emissão sobreposto à região correspondente a sensibilidade do olho humano, portanto, a lâmpada de LED deve ser escolhida já que a luz é emitida por ela em maior intensidade na faixa de comprimento visível.

Questão 2

Qual é a máxima distância, em km, que um sinal pode ser enviado nessa fibra sem ser necessária uma retransmissão?

A) 6
B) 18
C) 60
D) 90
E) 100

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A alternativa correta é letra D)

Temos que distância máxima :

100 db - 10 db = 90 db

Para $lambda = 1,5 mu m$ :

Temos a perda óptica de 1db/km

$90 db -------------------------- x$

$1 db -------------------------- 1 km$

$x = 90 km$

Gabarito: D

Questão 3

Mesmo com ausência de ventos por curtos períodos, essa estação continua abastecendo a cidade onde está instalada, pois o(a)

A) planta mista de geração de energia realiza eletrólise para enviar energia à rede de distribuição elétrica.
B) hidrogênio produzido e armazenado é utilizado na combustão com o biogás para gerar calor e eletricidade.
C) conjunto de turbinas continua girando com a mesma velocidade, por inércia, mantendo a eficiência anterior.
D) combustão da mistura biogás-hidrogênio gera diretamente energia elétrica adicional para a manutenção da estação.
E) planta mista de geração de energia é capaz de utilizar todo o calor fornecido na combustão para a geração de eletricidade.

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A alternativa correta é letra B)

Gabarito B

A	Interpretação incorreta da figura.
B	As turbinas eólicas propiciam a produção de hidrogênio, o qual pode ser armazenado e usado posteriormente, na ausência de vento. Avaliar as implicações sociais e ambientais das transformações químicas que ocorrem com o envolvimento de energia elétrica. Relacionar a produção de energia com os impactos ambientais e sociais desses processos. Identificar quantitativamente as diferentes fontes de energia elétrica no Brasil.
C	Interpretação incorreta da figura.
D	Interpretação incorreta da figura.
E	Interpretação incorreta da figura.

Questão 4

Qual modelo de cinto oferece menor risco de lesão interna ao motorista?

A) 1.
B) 2.
C) 3.
D) 4.
E) 5.

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A alternativa correta é letra B)

Gabarito B

A	utilização de fórmulas inadequadas, conversões incorretas e/ou interpretação incorreta do enunciado.
B	Correta - Determinar parâmetros do movimento, utilizando a conservação da energia mecânica. Identificar o trabalho da força de atrito na dissipação de energia cinética numa freada.
C	utilização de fórmulas inadequadas, conversões incorretas e/ou interpretação incorreta do enunciado.
D	utilização de fórmulas inadequadas, conversões incorretas e/ou interpretação incorreta do enunciado.
E	utilização de fórmulas inadequadas, conversões incorretas e/ou interpretação incorreta do enunciado.

5) (Enem 2017) Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:

A) número de espiras.
B) frequência de giro.
C) intensidade do campo magnético.
D) área das espiras.
E) à diâmetro do fio.

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A alternativa correta é letra A)

Portanto, para dobrar a tensão máxima do gerador mantendo constante a corrente de curto devemos dobrar o valor da resistência

Portanto, uma forma possível de fazê-lo seria dobrando o número de espiras.

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6) (ENEM 2017) Um motorista que atende a uma chamada de celular é levado à desatenção, aumentando a possibilidade de acidentes ocorrerem em razão do aumento de seu tempo de reação. Considere dois motoristas, o primeiro atento e o segundo utilizando o celular enquanto dirige. Eles aceleram seus carros inicialmente a 1,00 m/s2 . Em resposta a uma emergência, freiam com uma desaceleração igual a 5,00 m/s2.O motorista atento aciona o freio à velocidade de 14,0 m/s, enquanto o desatento, em situação análoga, leva 1,00 segundo a mais para iniciar a frenagem.

A) 2,90 m
B) 14,0 m
C) 14,5 m
D) 15,0 m
E) 17,4 m

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A alternativa correta é letra E)

Para o motorista atento, temos:

Tempo e distância percorrida até atingir a velocidade final de 14 m/s partindo do repouso:

$v = v_{0} + at$

$14 = 0 + 1 cdot t_{1}$

$t_{1} = 14 s$

Aplicando Torricelli:

$14^2 = 0^{2} + 2 cdot 1 d_{1} Rightarrow d_{1} = 98 m$

Distância percorrida até parar:

$0^{2} = 14^{2} + 2 cdot (-5) cdot d_{1}'$

$d_{1}' = 19,6 m$

Distância total percorrida:

$D = 98 + 19,6 = 117,6 m$

Para o motorista que utiliza o celular:

$t_{2} = t_{1} + 1 = 15 s$

Velocidade atingida após 15 segundos:

$v_{2} = 0 + 1 cdot 15 Rightarrow v_{2} = 15 m/s$

$15^2 = 2 cdot 1 cdot d_{2} Rightarrow d_{2} = 112,5 m$

Distância percorrida até parar:

$0^{2} = 15^{2} + 2 cdot (-5) d_{2}'$

$d_{2}' = 22,5 m$

Distância total percorrida:

$D_{2} = 112,5 + 22,5 = 135 m$

Calculando a diferença:

$Delta D = D_{2} - D = 135 - 117,6 = 17,4 m$

7) (Enem 2017) Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10 000 V . Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01 A .Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1000

A) praticamente nula.
B) aproximadamente igual.
C) milhares de vezes maior.
D) da ordem de 10 vezes maior.
E) da ordem de 10 vezes menor.

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A alternativa correta é letra C)

Como o enunciado nos forneceu a corrente total que podemos suportar é de 0,01A , então vamos calcular a resistência interna da cerca para que passe essa corrente, como a resistência interna está em série com o gerador, então basta jogar na primeira lei de Ohm, da seguinte maneira:

$V=R.i Rightarrow 10000=R.0,01Rightarrow R= frac{10000}{0,01}=1000000Omega = 10^6 Omega$

ENtão fazendo a razão entra a resistência interna e a resistência da pessoa, temos:

$frac{R_{int}}{R_{pessoa}}= frac{10^6}{1000}=10^3$ ou seja a resistência interna é milhares de vezes maior do que a do corpo humano.

Questão 8

Com base nas informações dadas, a potência na condição morno corresponde a que fração da potência na condição superquente?

A) $frac{1}{3}$
B) $frac{1}{5}$
C) $frac{3}{5}$
D) $frac{3}{8}$
E) $frac{5}{8}$

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A alternativa correta é letra D)

Dos pontos destacados no gráfico sabemos que:

Condição morno:

$Delta T = 12 ^{circ} C$ e $vazao = 3 L/min$

Condição superquente:

$Delta T = 32 ^{circ}C$ e $vazao = 3 L/min$

O problema pede a comparação entre as potências então precisamos lembrar que

$P = frac{energia}{Delta t}$ e nesse caso a energia é $Q = mc Delta T$ então substituindo na equação para a potência temos:

$P = frac{ mc Delta T}{Delta t}$ que podemos reorganizar e escrever:

$P = frac{ m}{Delta t}c Delta T$

A razão $frac{ m}{Delta t}$ é massa por tempo, que podemos concluir* que nos dois casos será 3 kg/min, então temos para cada condição:

$P_{morno} = frac{ m}{Delta t}c12$

$P_{superquente} = frac{ m}{Delta t}c32$

$frac{P_{morno}}{P_{superquente}} =frac{ frac{ m}{Delta t}c12}{ frac{ m}{Delta t}c32}rightarrow frac{P_{morno}}{P_{superquente}} =frac{12}{32}$

que simplificando por 4:

$frac{P_{morno}}{P_{superquente}} =frac{3}{8}$

* Para entender sobre a vazão:

$3 L/min$ e temos que a densidade da água é $d = 1 kg/L$ então temos:

$d =frac{m}{V}$

$1 =frac{m}{3}rightarrow m = 3 kg$

Então sabemos que uma vazão de 3 L/min pode ser entendida como 3 kg/min, que corresponde à razão $frac{m}{Delta t}$ usada na resolução.

Questão 9

O valor da frequência, em hertz, do som produzido pela fonte sonora é

A) 3200
B) 1600
C) 800
D) 640
E) 400

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A alternativa correta é letra C)

Quando os trajetos percorridos pelas ondas são iguais (ADC =AEC), temos uma situação de interferência construtiva (IC), no enunciado isso é dado na frase "Com o trajeto igual ao capta-se um som muito intenso na saída".

Quando os trajetos percorridos pelas ondas forem diferentes (situação apresentada na figura), a interferência pode ser considerada destrutiva (ID), pois o enunciado diz que "a intensidade do som na saída fica praticamente nula". Eles são modificados ao mover o ADC.

A questão pede a frequência emitida pela fonte, então: sabemos que $v=lambda f$ e tendo $v=320 m/s$ para encontrarmos o valor da frequência é necessário conhecermos o valor do comprimento de onda. Ele será obtido pensando nos conceito de interferência.

A diferença de caminho é dada por $Delta x = n frac{lambda}{2}$ como no caso apresentado na imagem temos um caso de ID sabemos que teremos valores de "n" ímpares. Qual a diferença de caminho?

A onda percorre 10 cm a mais indo em AD e mais 10 cm em DC, portanto $Delta x = 20 cm$ .

E qual será o valor de "n" ?

Pense que na situação de IC (sem o ADC ser modificado) temos $Delta x = 0$ então sabemos que é o valor n = 0 o ponto máximo central. A partir daí o trajeto foi aumentado gradativamente ATÉ QUE "acontecer" a situação apresentada na figura (no enunciado o comando é este: "Entretanto, aumentando-se gradativamente o trajeto até que ele fique como mostrado na figura,"), isso nos indica que será o primeiro ponto de mínima intensidade o caso onde n = 1.

Então podemos escrever:

$Delta x = n frac{ lambda }{2} rightarrow 20 = 1 frac{ lambda }{2}$

$therefore lambda = 40 cm = 0,4 m$

Assim, para encontrar a frequência:

$320 = 0,4 f rightarrow f = 800 Hz$

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Questão 10

Qual é o máximo valor da tensão para que o fusível não queime?

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A alternativa correta é letra D)

Redesenhando o circuito, temos:

Como pelo fusível deve passar uma corrente de 0,5 A a corrente i' que deve passar pelo resistor de $60 Omega$ em paralelo com ele deve ser de:

$120 cdot 0,5 = 60 i'$

$i' = 1 A$

Sendo assim, por BC deve passar uma corrente de:

$i = i_{F} + i' = 0,5 + 1 Rightarrow i = 1,5 A$

Resistência equivalente no ramo AC:

$R_{AC} = frac{120 cdot 60}{120 + 60} + 40 Rightarrow R_{AC} = 80 Omega$

Como os ramos estão em paralelo, podemos calcular como:

$U = R_{AC} cdot i = 80 cdot 1,5$

$U = 120 V$

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