Prova de Física do ENEM 2017 Resolvida

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1) (ENEM- 2017) A figura mostra como e a emissão de radiação eletromagnética para cinco tipos de lâmpada: haleto metálico, tungstênio, mercúrio, xênon e LED (diodo emissor de luz). As Áreas marcadas em cinza são proporcionais a intensidade da energia liberada pela lâmpada. As linhas pontilhadas mostram a sensibilidade do olho humano aos diferentes comprimentos de onda. UV e IV são as regiões do ultravioleta e do infravermelho, respectivamente. Um arquiteto deseja iluminar uma sala usando uma lâmpada que produza boa iluminação, mas que não aqueça o ambiente.

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.

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2) (Enem 2017) Em uma linha de transmissão de informações por fibra óptica, quando um sinal diminui sua intensidade para valores inferiores a 10 dB, este precisa ser retransmitido. No entanto, intensidades superiores a 100 dB não podem ser transmitidas adequadamente. A figura apresenta como se dá a perda de sinal (perda óptica) para diferentes comprimentos de onda para certo tipo de fibra óptica.

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

3) (ENEM 2017) A figura mostra o funcionamento de uma estação híbrida de geração de eletricidade movida a energia eólica e biogás. Essa estação possibilita que a energia gerada no parque eólico seja armazenada na forma de gás hidrogênio, usado no fornecimento de energia para a rede elétrica comum e para abastecer células a combustível.

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.

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4) (ENEM 2017) Em uma colisão frontal entre dois automóveis, a força que o cinto de segurança exerce sobre o tórax e abdômen do motorista pode causar lesões graves nos órgãos internos. Pensando na segurança do seu produto, um fabricante de automóveis realizou testes em cinco modelos diferentes de cinto. Os testes simularam uma colisão de 0,30 segundo de duração, e os bonecos que representavam os ocupantes foram equipados com acelerômetros. Esse equipamento registra o módulo da desaceleração do boneco em função do tempo. Os parâmetros como massa dos bonecos, dimensões dos cintos e velocidade imediatamente antes e após o impacto foram os mesmos para todos os testes. O resultado final obtido está no gráfico de aceleração por tempo.

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:

– um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;

– dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e

– um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.

Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.

Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i o estudante deve dobrar o(a)

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.

Que distância o motorista desatento percorre a mais do que o motorista atento, até a parada total dos carros?

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

Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é

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.

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8) (Enem 2017) No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha elétrica de 220V é apresentado um gráfico com a variação da temperatura da água em função da vazão para três condições (morno, quente e superquente). Na condição superquente, a potência dissipada é de 6.500 W. Considere o calor específico da água igual a 4.200 J/(kg ) e densidade da água igual a 1 kg/L.

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.

9) (Enem 2017) O trombone de Quincke é um dispositivo experimental utilizado para demonstrar o fenômeno da interferência de ondas sonoras. Uma fonte emite ondas sonoras de determinada frequência na entrada do dispositivo. Essas ondas se dividem pelos dois caminhos e e se encontram no ponto a saída do dispositivo, onde se posiciona um detector. O trajeto ADC pode ser aumentado pelo deslocamento dessa parte do dispositivo. Com o trajeto igual ao capta-se um som muito intenso na saída. Entretanto, aumentando-se gradativamente o trajeto até que ele fique como mostrado na figura, a intensidade do som na saída fica praticamente nula. Desta forma, conhecida a velocidade do som (320 m/s) no interior do tubo é possível determinar o valor da frequência do som produzido pela fonte.

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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10) (Enem 2017) Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma fonte de tensão e que o fusível suporte uma corrente nominal de 123

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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