Prova de Física do ENEM 2016 Resolvida
11) (ENEM – 2016 – 2ª aplicação) O quadro apresenta o consumo médio urbano de veículos do mesmo porte que utilizam diferentes combustíveis e seus respectivos preços. No caso do carro elétrico, o consumo está especificado em termos da distância percorrida em função da quantidade de energia elétrica gasta para carregar suas baterias.
Considerando somente as informações contidas no quadro, o combustível que apresenta o maior custo por quilômetro rodado é o(a)
- A) diesel.
- B) etanol.
- C) gasolina.
- D) eletricidade.
- E) gás natural.
A alternativa correta é letra B)
Vamos definir essa razão como P/D (Preço/Distancia), sendo essa razão em unidades de [R$/km].
De acordo com a tabela, chamaremos de C (Consumo) a distancia rodada por unidade consumida de energia ou de volume de combustível, já que a tabela nos oferece as duas situações. Em que as unidades são [km/kWh], [km/L] ou [km/m³].
Chamaremos de E (Energia) o preço por unidade de energia ou de volume de combustível, com as unidades [R$/kWh], [R$/L] ou [R$/m³].
Para encontrar a razão desejada, é preciso fazer a razão entre E e C. Fazendo a analise dimensional dessas grandezas, temos:
P/D = E/C
[R$/kWh]/[km/kWh] = [R$/km]
[R$/L]/[km/L] = [R$/km]
[R$/m³]/[km/m³] = [R$/km]
Após a análise, é possível encontrar os valores pedidos pela questão de cada combustível da tabela:
Observando os valores, podemos concluir que o Etanol apresenta o maior custo.
12) (ENEM – 2016 – 2ª aplicação) Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações 220 V — 4400 W a 6800 W. Para a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria, com fios de diâmetro adequado e um disjuntor dimensionado à potência e à corrente elétrica previstas, com uma margem de tolerância próxima de 10%. Os disjuntores são dispositivos de segurança utilizados para proteger as instalações elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo.
Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser
- A)
- B)
- C) 30 A.
- D) 35 A.
- E) 40 A.
A alternativa correta é letra D)
Calculando a corrente para potência máxima de 
Considerando a margem de tolerância de 10% a corrente máxima do disjuntor deve ser:
Adotando o valor imediatamente acima:
13) (ENEM – 2016 – 2ª aplicação) Nos dias frios, é comum ouvir expressões como: “Esta roupa é quentinha” ou então “Feche a janela para o frio não entrar”. As expressões do senso comum utilizadas estão em desacordo com o conceito de calor da termodinâmica. A roupa não é “quentinha”, muito menos o frio “entra” pela janela.
A utilização das expressões “roupa é quentinha” e “para o frio não entrar” é inadequada, pois o(a)
- A) roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio não entra pela janela, o calor é que sai por ela.
- B) roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o frio não entra pela janela, pois é a temperatura da sala que sai por ela.
- C) roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode entrar pela janela, pois o calor está contido na sala, logo o calor é que sai por ela.
- D) calor não está contido num corpo, sendo uma forma de energia em trânsito de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura.
- E) calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa, sendo uma forma de temperatura em trânsito de um corpo mais quente para um corpo mais frio.
A alternativa correta é letra D)
Podemos definir calor como o translocamento da energia térmica, ou seja não podemos definir que um corpo tem calor, só existe calor caso tenha transito de energia, por exemplo imagine um corpo com uma temperatura elevada só que no vácuo, não existe calor envolvido nesse sistema, pois a energia térmica desse corpo não está sendo transferido com a vizinhança.
E o frio é a perda de calor, o frio não é uma propriedade física, ele é definido apenas quando um corpo perde energia. Então não tem como o frio entrar pela janela, tem como apenas o calor sair pela janela.
14) (ENEM – 2016 – 2ª aplicação) Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
- A) realizam trabalho mecânico.
- B) produzem aumento da entropia.
- C) utilizam transformações adiabáticas.
- D) contrariam a lei da conservação de energia.
- E) funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
A alternativa correta é letra B)
A segunda lei da termodinâmica nos diz que em um sistema fechado, por exemplo pensar na máquina a vapor, a entrpoia sempre é maior que 0, ou seja parte da energia do sistema é "perdido" por causa da entropia. Então é impossível que todo o calor recebido da fonte de calor seja transformada em trabalho, ou seja é impossível que um rendimento seja de 100% porque parte do calor não será convertida em trabalho e sim sendo dissipada xD
15) (ENEM – 2016 – 2ª aplicação) Uma lâmpada LED (diodo emissor de luz), que funciona com 12 V e corrente contínua de 0,45 A produz a mesma quantidade de luz que uma lâmpada incandescente de 60 W de potência.
Qual é o valor da redução da potência consumida ao se substituir a lâmpada incandescente pela de LED?
- A)
- B)
- C)
- D)
- E) 5,0 W
A alternativa correta é letra A)
A potência do diodo emissor é:
A redução de potência é:
16) (Enem 2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula.
A elevação de temperatura descrita ocorre porque
- A) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor.
- B) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito.
- C) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor.
- D) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo.
- E) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor.
A alternativa correta é letra B)
Analisando cada alternativa:
- No enunciado é dito que o campo magnético é externo.
- Correto. Esta é a resposta.
- O enunciado diz que o aquecimento é consequência da agitação das nanopartículas, não da interação magnética diretamente.
- Está errado pelo mesmo motivo da C.
- É dito no enunciado que o campo magnético é alternado, fazendo com que as nano partículas tenham um movimento oscilatório, hora em um sentido, hora no sentido contrário.
17) (ENEM 2016) Um experimento para comprovar a natureza ondulatória da radiação de micro-ondas foi realizado da seguinte forma: anotou-se a frequência de operação de um forno de micro-ondas e, em seguida, retirou-se sua plataforma giratória. No seu lugar, colocou-se uma travessa refratária com uma camada grossa de manteiga. Depois disso, o forno foi ligado por alguns segundos. Ao se retirar a travessa refratária do forno, observou-se que havia três pontos de manteiga derretida alinhados sobre toda a travessa. Parte da onda estacionária gerada no interior do forno é ilustrado na figura
De acordo com a figura, que posições correspondem a dois pontos consecutivos na manteiga derretida?
- A) I e III
- B) I e V
- C) II e III
- D) II e IV
- E) II e V
A alternativa correta é letra A)
A manteiga derrete quando as ondas então em fase, ou seja quando elas são construtivas. Mas no caso de uma onda estacionária, isso ocorre entre os ventres das ondas então seria nos pontos I, III e V. Como o enunciado pede os pontos consecutivos, teremos então os pontos I e III.
Letra A) I e III
18) Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmam, categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.
O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá
- A) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.
- B) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.
- C) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.
- D) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.
- E) com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.
A alternativa correta é letra A)
Perceba que o enunciado nos forneceu que passou várias horas depois que o professor deixou as bandejas na mesa, isso quer dizer que as duas atingiram o equilíbrio térmico com o ambiente. Ou seja as duas estão na mesma temperatura . Mas quando os alunos tocam nas duas bandejas pelo senso comum deles parece que a bandeja de alumínio está a uma temperatura menor do que a de plastico. Essa observação está incorreta, isso acontece porque nossos sentidos nos enganam, na verdade como foi falado no começo as duas bandejas estão na mesma temperatura, o que aconteceu é que a mão dos meninos (que está mais quente do que o ambiente e consequentemente mais quente do que as bandejas) perdeu calor mais rapidamente para a de alumínio do que a de plástico e isso deu a impressão que a temperatura da primeira estava menor do que da segunda. O que faz o calor ser passado mais rapidamente é a condutividade térmica dos objetos, ou seja a condutividade térmica do alumínio é maior do que a do plástico, porque ela absorveu energia mais rapidamente do que a segunda. Agora se colocar um cubo de gelo nas duas, o que vai acontecer é que o gelo em cima da vasilha de alumínio irá derreter mais rápido, isso porque as bandejas estão a uma temperatura maior do que o gelo e quanto maior a condutividade térmica mais rapidamente o calor irá ser transferido da bandeja ao gelo e mais rápido ele vai derreter. Como já raciocinamos que o alumínio tem maior condutividade térmica do que o plástico então ele derreterá o gelo com menos tempo.
19) Uma invenção que significou um grande avanço tecnológico na Antiguidade, a polia composta ou a associação de polias, é atribuída a Arquimedes (287 a.C. a 212 a.C.). O aparato consiste em associar uma série de polias móveis a uma fixa. A figura exemplifica um arranjo possível para esse aparato. É relatado que Arquimedes teria demonstrado para o rei Hierão um outro arranjo desse aparato, movendo sozinho, sobre a areia da praia, um navio repleto de passageiros e cargas, algo que seria impossível sem a participação de muitos homens. Suponha que a massa do navio era de 3 000 kg, que o coeficiente de atrito estático entre o navio e a areia era de 0,8 e que Arquimedes tenha puxado o navio com uma força F, paralela à direção do movimento e de módulo igual a 400 N. Considere os fios e as polias ideais, a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e que a superfície da praia é perfeitamente horizontal.
O número mínimo de polias móveis usadas, nessa situação, por Arquimedes foi
- A) 3.
- B) 6.
- C) 7.
- D) 8.
- E) 10.
A alternativa correta é letra B)
Relembrando:
A polia fixa: altera a direção da força;
A polia móvel: altera a intensidade da força.
Como o barco está na horizontal sabemos que então
(i)
Sendo assim temos .
Método 1:
Para movimentar o barco a força aplicada sobre ele precisa ser maior que 24.000 N.
Ao compararmos o que nos indica que a força que será aplicada é 60 vezes menor que a força de atrito.
A vantagem mecânica é dada por , onde
é o número de polias. Então para uma força de 400 N, temos
então teremos , o que nos da
que é maior que 60 .
Portanto o valor mínimo é igual a 6 polias móveis.
Método 2:
Como cada polia móvel diminui a força aplicada sobre ela na metade sabemos que, a força deve ser no mínimo igual a 24.000 N:
1ª polia --- 12.000 N
2ª polia --- 6.000 N
3ª polia --- 3.000 N
4ª polia --- 1.500 N
5ª polia --- 750 N
6ª polia --- 375 N
(1ª polia é a em contato com a corda que está unida ao barco)
Sendo assim com a força de 400 N o número mínimo de polias móveis usadas é 6.
20) (Enem 2016) O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1 de massa 150 g passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2 ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados à passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.1
Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a:
- A) 50 g
- B) 250,0 g
- C) 300,0 g
- D) 450,0 g
- E) 600,0 g
A alternativa correta é letra C)
Podemos dividir o problema em duas partes, uma antes da colisão entre os carrinhos e uma depois.
1) Nessa parte sabemos que apenas o carrinho 1 se movimenta, e podemos descobrir o valor da velocidade deste movimento a partir dos dados fornecidos na tabela(utilizando as duas primeiras medidas):
2) Após a colisão ambos os carrinhos passam a se movimentar juntos com a mesma velocidade escalar, e podemos calcular esse valor a partir das duas últimas medidas da tabela:
Agora para encontrarmos a massa do carrinho 2 precisamos calcular o momento dos carrinhos antes e depois do movimento. Como o atrito é desprezível sabemos os valores devem ser iguais, pela lei da conservação do momento linear, assim:
Resposta: C