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questões dO eNeM 1Questões do Enem 1 (2007) 1,24 0,94 Figura I 0,93 1,53 1,83 consumo de energia (em kWh) I II III IV V 76,38 99,35 Figura II 109,31 215,80 325,80 consumo de água (em L) I II III IV V Associação Brasileira de Defesa do Consumidor (com adaptações) As figuras acima apresentam dados referentes aos consumos de energia elétrica e de água relativos a cinco máquinas industriais de lavar roupa comercializadas no Brasil. A máquina ideal, quanto a rendimento econômico e ambiental, é aquela que gasta, simultaneamente, menos energia e água. Com base nessas informações, conclui-se que, no conjunto pesquisado: a) quanto mais uma máquina de lavar roupa economiza água, mais ela consome energia elétrica. b) a quantidade de energia elétrica consumida por uma máquina de lavar roupa é inversamente proporcional à quantidade de água consumida por ela. c) a máquina I é ideal, de acordo com a definição apresentada. d) a máquina que menos consome energia elétrica não é a que consome menos água. e) a máquina que mais consome energia elétrica não é a que consome mais água. 2 (2008) A passagem de uma quantidade adequada de corrente elétrica pelo filamento de uma lâmpada deixa-o incandescente, produ- zindo luz. O gráfico abaixo mostra como a intensidade da luz emitida pela lâmpada está distribuída no espectro eletromagnético, estendendo-se desde a região do ultravioleta (UV) até a região do infravermelho. UV visível infravermelho (calor) In te n si d ad e d a ra d ia çã o 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Comprimento de onda (�m) A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quan- tidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindo-se que essas duas quantidades possam ser estimadas, respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente: a) 10%. c) 25%. e) 75%. b) 15%. d) 50%. 3 (2002) Em usinas hidrelétricas, a queda-d’água move turbinas que acionam geradores. Em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo vento. Na conversão direta solar-elétrica, são células fotovoltaicas que produzem tensão elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses processos têm em comum o fato de: a) não provocarem impacto ambiental. b) independerem de condições climáticas. c) a energia gerada poder ser armazenada. d) utilizarem fontes de energia renováveis. e) dependerem das reservas de combustíveis fósseis. 4 (2002) O diagrama mostra a utilização das diferentes fontes de energia no cenário mundial. Embora aproximadamente um terço de toda energia primária seja orientada à produção de eletricidade, apenas 10% do total são obtidos em forma de energia elétrica útil. EN ER G IA P R IM Á R IA 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Calor perdido na produção Energia elétrica útil Energia para produção de eletricidade A pouca eficiência do processo de produção de eletricidade deve-se, sobretudo, ao fato de as usinas: a) nucleares utilizarem processos de aquecimento, nos quais as temperaturas atingem milhões de graus Celsius, favorecendo perdas por fissão nuclear. b) termelétricas utilizarem processos de aquecimento a baixas temperaturas, apenas da ordem de centenas de graus Celsius, o que impede a queima total dos combustíveis fósseis. c) hidrelétricas terem o aproveitamento energético baixo, uma vez que parte da água em queda não atinge as pás das turbinas que acionam os geradores elétricos. d) nucleares e termelétricas utilizarem processos de transformação de calor em trabalho útil, no qual as perdas de calor são sempre bastante elevadas. e) termelétricas e hidrelétricas serem capazes de utilizar diretamente o calor obtido do combustível para aquecer a água, sem perda para o meio. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 1 14/03/11 10:25 2 Questões do Enem 5 (1999) Uma estação distribuidora de energia elétrica foi atin- gida por um raio. Este fato provocou escuridão em uma extensa área. Segundo estatísticas, ocorre em média a cada 10 anos um fato desse tipo. Com base nessa informação, pode-se afirmar que: a) a estação está em funcionamento há no máximo 10 anos. b) daqui a 10 anos deverá cair outro raio na mesma estação. c) se a estação já existe há mais de 10 anos, brevemente deverá cair outro raio na mesma. d) a probabilidade de ocorrência de um raio na estação independe do seu tempo de existência. e) é impossível a estação existir há mais de 30 anos sem que um raio já a tenha atingido anteriormente. 6 (2001) O consumo total de energia nas residências brasileiras envolve diversas fontes, como eletricidade, gás de cozinha, lenha, etc. O gráfico mostra a evolução do consumo de energia elétrica residencial, comparada com o consumo total de energia residencial, de 1970 a 1995. C o n su m o d e en er g ia (x 1 06 t ep ) 1970 1975 1980 1985 1990 1995 50 40 30 20 10 0 * tep = toneladas equivalentes de petróleo energia total energia elétrica Fonte: valores calculados através dos dados obtidos de <http://infoener.iee.usp.br/1999>. Verifica-se que a participação percentual da energia elétrica no total de energia gasto nas residências brasileiras cresceu entre 1970 e 1995, passando, aproximadamente, de: a) 10% para 40%. d) 25% para 35%. b) 10% para 60%. e) 40% para 80%. c) 20% para 60%. 7 (1999) De acordo com este diagrama, uma das modalidades de produção de energia elétrica envolve combustíveis fósseis. Proveniente do Sol 200 bilhões de MW Eletricidade 500 000 MW Aquecimento do solo Usinas hidroelétricas 100 000 MW Usinas termoelétricas 400 000 MW Energia potencial (chuvas) Petróleo, gás e carvão Evaporação da água Aquecimento do ar Absorção pelas plantas A modalidade de produção, o combustível e a escala de tempo típica associada à formação desse combustível são, respectivamente: a) hidroelétricas − chuvas − um dia b) hidroelétricas − aquecimento do solo − um mês c) termoelétricas − petróleo − 200 anos d) termoelétricas − aquecimento do solo − 1 milhão de anos e) termoelétricas − petróleo − 500 milhões de anos 8 (1999) Lâmpadas incandescentes são normalmente projetadas para trabalhar com a tensão da rede elétrica em que serão ligadas. Em 1997, contudo, lâmpadas projetadas para funcionar com 127 V foram retiradas do mercado e, em seu lugar, colocaram-se lâmpadas concebidas para uma tensão de 120 V. Segundo dados recentes, essa substituição representou uma mudança significativa no consumo de energia elétrica para cerca de 80 milhões de brasileiros que residem nas regiões em que a tensão da rede é de 127 V. A tabela abaixo apresenta algumas características de duas lâmpadas de 60 W, projetadas respectivamente para 127 V (antiga) e 120 V (nova), quando ambas encontram-se ligadas numa rede de 127 V. Lâmpada (projeto original) Tensão da rede elétrica Potência medida (watt) Luminosidade medida (lúmens) Vida útil média (horas) 60 W–127 V 127 V 60 750 1 000 60 W–120 V 127 V 65 920 452 Acender uma lâmpada de 60 W e 120 V em um local onde a tensão na tomada é de 127 V, comparativamente a uma lâmpada de 60 W e 127 V no mesmo local, tem como resultado: a) mesma potência, maior intensidade de luz e maior durabilidade. b) mesma potência, maior intensidade de luz e menor durabilidade. c) maior potência, maiorintensidade de luz e maior durabilidade. d) maior potência, maior intensidade de luz e menor durabilidade. e) menor potência, menor intensidade de luz e menor durabilidade. 9 (2007) Com o projeto de mochila ilustrado acima, pretende-se aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia desperdiçada no ato de caminhar. As transformações de energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto uma pessoa caminha com essa mochila podem ser assim esquematizadas: MOVIMENTO DA MOCHILA Energia potencial Energia I Energia II As energias I e II, representadas no esquema acima, podem ser identi- ficadas, respectivamente, como: a) cinética e elétrica. d) sonora e térmica. b) térmica e cinética. e) radiante e elétrica. c) térmica e elétrica. Ri ca rd o Ra m os /A gê nc ia IS TO É 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 2 14/03/11 10:25 3Questões do Enem 10 (2002) Os números e cifras envolvidos, quando lidamos com dados sobre produção e consumo de energia em nosso país, são sempre muito grandes. Apenas no setor residencial, em um único dia, o consumo de energia elétrica é da ordem de 200 mil MWh. Para avaliar esse consumo, imagine uma situação em que o Brasil não dispusesse de hidrelétricas e tivesse de depender somente de termoelétricas, onde cada kg de carvão, ao ser queimado, permite obter uma quantidade de energia da ordem de 10 kWh. Considerando que um caminhão transporta, em média, 10 toneladas de carvão, a quantidade de cami- nhões de carvão necessária para abastecer as termoelétricas, a cada dia, seria da ordem de: a) 20. c) 1 000. e) 10 000. b) 200. d) 2 000. 11 (1998) Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. Gerador Torre de transmissãoTurbina h Água Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aque- cimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. 12 (1998) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: I. cinética em elétrica; II. potencial gravitacional em cinética. Analisando o esquema da questão anterior, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: a) I − a água no nível h e a turbina, II − o gerador e a torre de distribuição. b) I − a água no nível h e a turbina, II − a turbina e o gerador. c) I − a turbina e o gerador, II − a turbina e o gerador. d) I − a turbina e o gerador, II − a água no nível h e a turbina. e) I − o gerador e a torre de distribuição, II − a água no nível h e a turbina. 13 (2002) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes: • Substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. • Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição "inverno" ou "quente". • Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez. • Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simul- taneamente. • Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados às suas finalidades. A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia através da tentativa de, no dia a dia, reduzir: a) a potência dos aparelhos e dispositivos elétricos. b) o tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos. c) o consumo de energia elétrica convertida em energia térmica. d) o consumo de energia térmica convertida em energia elétrica. e) o consumo de energia elétrica através de correntes de fuga. 14 (2001) A padronização insuficiente e a ausência de controle na fabricação podem também resultar em perdas significativas de energia através das paredes da geladeira. Essas perdas, em função da espessura das paredes, para geladeiras e condições de uso típicas, são apresentadas na tabela. Espessura das paredes (cm) Perda térmica mensal (kWh) 2 65 4 35 6 25 10 15 Considerando uma família típica, com consumo médio mensal de 200 kWh, a perda térmica pelas paredes de uma geladeira com 4 cm de espessura, relativamente a outra de 10 cm, corresponde a uma porcentagem do consumo total de eletricidade da ordem de: a) 30%. c) 10%. e) 1%. b) 20%. d) 5%. 15 (2005) Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem utilizados diariamente da mesma forma. A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico. Aparelho Potência (kW) Tempo de uso diário (horas) Ar-condicionado 1,5 8 Chuveiro elétrico 3,3 1 __ 3 Freezer 0,2 10 Geladeira 0,35 10 Lâmpadas 0,10 6 Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1 kWh é de RS| 0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa é de aproxima- damente: a) RS| 135. c) RS| 190. e) RS| 230. b) RS| 165. d) RS| 210. 16 (2006) Na avaliação da eficiência de usinas quanto à produção e aos impactos ambientais, utilizam-se vários critérios, tais como: razão entre produção efetiva anual de energia elétrica e potência instalada ou razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório. No quadro seguinte, esses parâmetros são aplicados às duas maiores hidrelétricas do mundo: Itaipu, no Brasil, e Três Gargantas, na China. Parâmetros Itaipu Três Gargantas potência instalada 12 600 MW 18 200 MW produção efetiva de energia elétrica 93 bilhões de kWh/ano 84 bilhões de kWh/ano área inundada pelo reservatório 1 400 km2 1 000 km2 Com base nessas informações, avalie as afirmativas que seguem. I. A energia elétrica gerada anualmente e a capacidade nominal máxima de geração da hidrelétrica de Itaipu são maiores que as da hidrelétrica de Três Gargantas. II. Itaipu é mais eficiente que Três Gargantas no uso da potência instalada na produção de energia elétrica. Se tu p 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 3 14/03/11 10:25 4 Questões do Enem III. A razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório é mais favorável na hidrelétrica Três Gargantas do que em Itaipu. É correto apenas o que se afirma em: a) I. d) I e III. b) II. e) II e III. c) III. 17 (2001) A figura mostra o tubo de imagens dos aparelhos de televisão usado para produzir as imagens sobre a tela. Os elétrons do feixe emitido pelo canhão eletrônico são acelerados por uma tensão de milhares de volts e passam por um espaço entre bobinas onde são defletidos por campos magnéticos variáveis, de forma a fazerem a varredura da tela. Canhão eletrônico Bobinas para a deflexão horizontal Bobinas para a deflexão vertical Élétrons Tela Nos manuais que acompanham os televisores é comum encontrar, entre outras, as seguintes recomendações: I. Nunca abra o gabinete ou toque as peças no interior do televisor. II. Não coloque seu televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs. Estas recomendações estão associadas, respectivamente, aos aspectos de: a) riscos pessoais por alta tensão / perturbação ou deformação de imagem por campos externos. b) proteção dos circuitos contra manipulação indevida / perturbação ou deformação de imagem por campos externos. c) riscos pessoais por alta tensão / sobrecarga dos circuitos internos por açõesexternas. d) proteção dos circuitos contra a manipulação indevida / sobrecarga da rede por fuga de corrente. e) proteção dos circuitos contra manipulação indevida / sobrecarga dos circuitos internos por ação externa. 18 (2006) Não é nova a ideia de se extrair energia dos oceanos aproveitando-se a diferença das marés alta e baixa. Em 1967, os franceses instalaram a primeira usina“maré-motriz”, construindo uma barragem equipada de 24 turbinas, aproveitando-se a potência máxima instalada de 240 MW, suficiente para a demanda de uma cidade com 200 mil habitantes. Aproximadamente 10% da potência total instalada são demandados pelo consumo residencial. Nessa cidade francesa, aos domingos, quando parcela dos setores in- dustrial e comercial para, a demanda diminui 40%. Assim, a produção de energia correspondente à demanda aos domingos será atingida mantendo-se: I. todas as turbinas em funcionamento, com 60% da capacidade má- xima de produção de cada uma delas. II. a metade das turbinas funcionando em capacidade máxima e o restante, com 20% da capacidade máxima. III. quatorze turbinas funcionando em capacidade máxima, uma com 40% da capacidade máxima e as demais desligadas. Está correta a situação descrita: a) apenas em I. d) apenas em II e III. b) apenas em II. e) em I, II e III. c) apenas em I e III. 19 (2009) É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o calor produzido por sua combustão direta, aquecer 200 litros de água de 20 °C a 55 °C. Pode-se efetuar esse mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que consome 1 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água. Considerando que o calor específico da água é igual a 4,19 J g–1 °C–1, aproximadamente qual a quantidade de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da combustão? a) A quantidade de gasolina consumida é igual para os dois casos. b) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes maior que a consumida na combustão. c) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes menor que a consumida na combustão. d) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão. e) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes menor que a consumida na combustão. 20 (2009) A eficiência de um processo de conversão de energia é defi- nida como a razão entre a produção de energia ou trabalho útil e o total de entrada de energia no processo. A figura mostra um processo com diversas etapas. Nesse caso, a eficiência geral será igual ao produto das eficiências das etapas individuais. A entrada de energia que não se transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis (como resíduos de calor). Usina de força E1 � 0,35 Linhas de transmissão E2 � 0,90 Eficiência geral da conversão de energia química em energia luminosa � E1 � E2 � E3 � 0,35 � 0,90 � 0,05 � 0,016 Luz E3 � 0,05 Eficiência geral � 1,6% HINRICHS, R. A; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado). Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia implica economizar recursos e combustíveis. Das propostas seguintes, qual resultará em maior aumento da eficiência geral do processo? a) Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força. b) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita luminosidade. c) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos em funcio- namento nas moradias. d) Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de economizar o material condutor. e) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas li- nhas de transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias. Se tu p 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 4 14/03/11 10:25 5Questões do Enem 21 (2009) A instalação elétrica de uma casa envolve várias etapas, desde a alocação dos dispositivos, instrumentos e aparelhos elétricos, até a escolha dos materiais que a compõem, passando pelo dimensionamento da potência requerida, da fiação necessária, dos eletrodutos*, entre outras. Para cada aparelho elétrico existe um valor de potência associado. Valores típicos de potências para alguns aparelhos elétricos são apresentados no quadro seguinte. Aparelhos Potência (W) Aparelho de som 120 Chuveiro elétrico 3 000 Ferro elétrico 500 Televisor 200 Geladeira 200 Rádio 50 A escolha das lâmpadas é essencial para obtenção de uma boa ilumi- nação. A potência da lâmpada deverá estar de acordo com o tamanho do cômodo a ser iluminado. O quadro a seguir mostra a relação entre as áreas dos cômodos (em m2) e as potências das lâmpadas (em W), e foi utilizado como referência para o primeiro pavimento de uma residência. Área do cômodo (m2) Potência da lâmpada (W) Sala/copa/ cozinha Quarto, varanda e corredor Banheiro Até 6,0 60 60 60 6,0 a 7,5 100 100 60 7,5 a 10,5 100 100 100 Chuveiro elétrico Geladeira Lâmpada Lâmpada Lâmpada Televisor Rádio Aparelho de som Lâmpada 3 m 1,5 m 2,1 m 2,8 m Ferro elétrico 3 m Obs.: Para efeitos dos cálculos das áreas, as paredes são desconsideradas. Considerando a planta baixa fornecida, com todos os aparelhos em funcionamento, a potência total, em watts, será de: a) 4 070. c) 4 320. e) 4 470. b) 4 270. d) 4 390. *Eletrodutos são condutos por onde passa a fiação de uma instalação elétrica, com a finalidade de protegê-la. 22 (2009) A nanotecnologia está ligada à manipulação da matéria em escala nanométrica, ou seja, uma escala tão pequena quanto a de um bilionésimo do metro. Quando aplicada às ciências da vida, recebe o nome de nanobiotecnologia. No fantástico mundo da nanobiotec- nologia, será possível a invenção de dispositivos ultrapequenos que, usando conhecimentos da biologia e da engenharia, permitirão exami- nar, manipular ou imitar os sistemas biológicos. LACAVA, Z.; MORAIS, P. Nanobiotecnologia e saúde. Com Ciência. Reportagens. Nanociência & Nanotecnologia. Disponível em: <http://www.comciencia.br/reportagens/ nanotecnologia/nano15.htm>. Acesso em: 4 maio 2009. Como exemplo da utilização dessa tecnologia na medicina, pode-se citar a utilização de nanopartículas magnéticas (nanoímãs) em terapias contra o câncer. Considerando-se que o campo magnético não age diretamente sobre os tecidos, o uso dessa tecnologia em relação às terapias convencionais é: a) de eficácia duvidosa, já que não é possível manipular nanopartículas para serem usadas na medicina com a tecnologia atual. b) vantajoso, uma vez que o campo magnético gerado por essas partículas apresenta propriedades terapêuticas associadas ao desaparecimento do câncer. c) desvantajoso, devido à radioatividade gerada pela movimentação de partículas magnéticas, o que, em organismos vivos, poderia cau- sar o aparecimento de tumores. d) desvantajoso, porque o magnetismo está associado ao apareci- mento de alguns tipos de câncer no organismo feminino como, por exemplo, o câncer de mama e o de colo de útero. e) vantajoso, pois, se os nanoímãs forem ligados a drogas quimioterá- picas, permitem que estas sejam fixadas diretamente em um tumor por meio de um campo magnético externo, diminuindo-se a chance de que áreas saudáveis sejam afetadas. 23 (2009) “Quatro, três, dois, um... Vá!” O relógio marcava 9 h 32 min (4 h 32 min em Brasília) na sala de comando da Organização Europeia de Pesquisa Nuclear (CERN), na fronteirada Suíça com a França, quando o narrador anunciou o surgimento de um flash branco nos dois telões. Era sinal de que o experimento científico mais caro e mais complexo da humanidade tinha dado seus primeiros passos rumo à simulação do Big Bang, a grande explosão que originou o universo. A plateia, formada por jornalistas e cientistas, comemorou com aplausos assim que o primeiro feixe de prótons foi injetado no interior do Grande Colisor de Hadrons (LHC − Large Hadrons Collider), um túnel de 27 km de circunferência construído a 100 m de profundidade. Duas horas depois, o segundo feixe foi lançado, em sentido contrário. Os feixes vão atingir velocidade próxima à da luz e, então, colidirão um com o outro. Essa colisão poderá ajudar a decifrar mistérios do universo. CRAVEIRO, R. “Máquina do Big Bang” é ligada. Correio Braziliense, Brasília, 11 set. 2008, p. 34 (com adaptações). Segundo o texto, o experimento no LHC fornecerá dados que possibilita- rão decifrar os mistérios do universo. Para analisar esses dados provenien- tes das colisões no LHC, os pesquisadores utilizarão os princípios de trans- formação da energia. Sabendo desses princípios, pode-se afirmar que: a) as colisões podem ser elásticas ou inelásticas e, em ambos os casos, a energia cinética total se dissipa na colisão. b) a energia dos aceleradores é proveniente da energia liberada nas reações químicas no feixe injetado no interior do Grande Colisor. c) o feixe de partículas adquire energia cinética proveniente das transformações de energia ocorridas na interação do feixe com os aceleradores. d) os aceleradores produzem campos magnéticos que não interagem com o feixe, já que a energia preponderante das partículas no feixe é a energia potencial. e) a velocidade das partículas do feixe é irrelevante nos processos de transferência de energia nas colisões, sendo a massa das partículas o fator preponderante. 24 (2009) O lixo radioativo ou nuclear é resultado da manipulação de materiais radioativos, utilizados hoje na agricultura, na indústria, na medicina, em pesquisas científicas, na produção de energia etc. Embo- ra a radioatividade se reduza com o tempo, o processo de decaimento radioativo de alguns materiais pode levar milhões de anos. Por isso, existe a necessidade de se fazer um descarte adequado e contro- lado de resíduos dessa natureza. A taxa de decaimento radioativo é me- dida em termos de um tempo característico, chamado meia-vida, que é o tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioativi- dade original. O gráfico seguinte representa a taxa de decaimento radio- ativo do rádio-226, elemento químico pertencente à família dos metais alcalinos terrosos e que foi utilizado durante muito tempo na medicina. Se tu p 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 5 14/03/11 10:25 6 Questões do Enem 1620 3240 4 860 Anos 1 kg kg 1 2 kg 1 4 kg 1 8 As informações fornecidas mostram que: a) quanto maior é a meia-vida de uma substância, mais rápido ela se desintegra. b) apenas 1/8 de uma amostra de rádio-226 terá decaído ao final de 4 860 anos. c) metade da quantidade original de rádio-226, ao final de 3 240 anos, ainda estará por decair. d) restará menos de 1% de rádio-226 em qualquer amostra dessa substância após decorridas 3 meias-vidas. e) a amostra de rádio-226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1 620 anos devido à desintegração radioativa. 25 (2009) Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações, dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de eleva- dores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança. Considere que um elevador de 800 kg, quando lotado com oito pes- soas ou 600 kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado à rede elétrica que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por se- gundo. Para fazer uma estimativa simples de potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja contínua, que a ace- leração da gravidade vale 10 m/s2 e que o atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de: a) 24 kW e 109 A. d) 180 kW e 818 A. b) 32 kW e 145 A. e) 240 kW e 1 090 A. c) 56 kW e 255 A. 26 (2002) Na comparação entre diferentes processos de geração de energia, devem ser considerados aspectos econômicos, sociais e ambientais. Um fator economicamente relevante nessa comparação é a eficiência do processo. Eis um exemplo: a utilização do gás natural como fonte de aque- cimento pode ser feita pela simples queima num fogão (uso direto), ou pela produção de eletricidade em uma termoelétrica e uso de aquecimento elétrico (uso indireto). Os rendimentos correspondentes a cada etapa de dois desses processos estão indicados entre parênteses no esquema. P1 (uso direto) P2 (uso indireto) Gás Distribuição por gasoduto (0,95) Fornalha de gás (0,70) Calor liberado Gás liberado Termoelétrica (0,40) Distribuição elétrica (0,90) Aquecedor elétrico (0,95) Calor Na comparação das eficiências, em termos globais, entre esses dois processos (direto e indireto), verifica-se que: a) a menor eficiência de P2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da termoelétrica. b) a menor eficiência de P2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento na distribuição. c) a maior eficiência de P2 deve-se ao alto rendimento do aquecedor elétrico. d) a menor eficiência de P1 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da fornalha. e) a menor eficiência de P1 deve-se, sobretudo, ao alto rendimento de sua distribuição. 27 (2009) O manual de instruções de um aparelho de ar-condicionado apresenta a seguinte tabela, com dados técnicos para diversos modelos: Capacidade de refrigeração kW/(BTU/h) Potência (W) Corrente elétrica – ciclo frio (A) Eficiência energética COP (W/W) Vazão de ar (m3/h) Frequência (Hz) 3,52/(12 000) 1 193 5,8 2,95 550 60 5,42/(18 000) 1 790 8,7 2,95 800 60 5,42/(18 000) 1 790 8,7 2,95 800 60 6,45/(22 000) 2 188 10,2 2,95 960 60 6,45/(22 000) 2 188 10,2 2,95 960 60 Disponível em: <http://www.institucional.brastemp.com.br>. Acesso em: 13 jul. 2009 (adaptado). Considere-se que um auditório possua capacidade para 40 pessoas, cada uma produzindo uma quantidade média de calor, e que praticamente todo o calor que flui para fora do auditório o faz por meio dos aparelhos de ar-condicionado. Nessa situação, entre as informações listadas, aquelas essenciais para se determinar quantos e/ou quais aparelhos de ar-condicionado são precisos para manter, com lotação máxima, a temperatura interna do auditório agradável e constante, bem como determinar a espessura da fiação do circuito elétrico para a ligação desses aparelhos, são a) vazão de ar e potência. b) vazão de ar e corrente elétrica−ciclo frio. c) eficiência energética e potência. d) capacidade de refrigeração e frequência. e) capacidade de refrigeração e corrente elétrica−ciclo frio. Se tu p 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 6 14/03/11 10:25 7Questões do Enem 28 (2009) Considere a ação de se ligar uma bomba hidráulica elétrica para captar água de um poço e armazená-la em uma caixa-d’água localizada alguns metros acima do solo.As etapas seguidas pela energia entre a usina hidroelétrica e a residência do usuário podem ser divididas da seguinte forma: I. na usina: água flui da represa até a turbina, que aciona o gerador para produzir energia elétrica; II. na transmissão: no caminho entre a usina e a residência do usuário a energia elétrica flui por condutores elétricos; III. na residência: a energia elétrica aciona um motor cujo eixo está acoplado ao de uma bomba hidráulica e, ao girar, cumpre a tarefa de transferir água do poço para a caixa. As etapas I, II e III acima mostram, de forma resumida e simplificada, a cadeia de transformações de energia que se processam desde a fonte de energia primária até o seu uso final. A opção que detalha o que ocorre em cada etapa é: a) Na etapa I, energia potencial gravitacional da água armazenada na represa transforma-se em energia potencial da água em movimento na tubulação, a qual, lançada na turbina, causa a rotação do eixo do gerador elétrico e a correspondente energia cinética dá lugar ao surgimento de corrente elétrica. b) Na etapa I, parte do calor gerado na usina se transforma em energia potencial na tubulação, no eixo da turbina e dentro do gerador; e também por efeito Joule no circuito interno do gerador. c) Na etapa II, elétrons movem-se nos condutores que formam o circuito entre o gerador e a residência; nessa etapa, parte da energia elétrica transforma-se em energia térmica por efeito Joule nos condutores e parte se transforma em energia potencial gravitacional. d) Na etapa III, a corrente elétrica é convertida em energia térmica, necessária ao acionamento do eixo da bomba hidráulica, que faz a conversão em energia cinética ao fazer a água fluir do poço até a caixa, com ganho de energia potencial gravitacional pela água. e) Na etapa III, parte da energia se transforma em calor devido a forças dissipativas (atrito) na tubulação; e também por efeito Joule no circuito interno do motor; outra parte é transformada em energia cinética da água na tubulação e potencial gravitacional da água na caixa-d’água. 29 (2009) Uma estudante que ingressou na universidade e, pela primeira vez, está morando longe da sua família, recebe a sua primeira conta de luz: Medidor Consumo Leitura Cód. Emissão Id. bancária Município Número 7 131 312 Consumidor 951 672 Leitura 7 295 kWh 260 Dia 31 Mês 03 21 1/4/2009 Banco 222 Agência 999-7 S. José das Moças Consumo dos últimos 12 meses em kWh Descrição 253 Mar./08 247 Abr./08 255 Maio/08 278 Jun./08 280 Jul./08 275 Ago./08 272 Set./08 270 Out./08 260 Nov./08 265 Dez./08 266 Jan./09 268 Fev./09 Fornecimento ICMS Base de cálculo ICMS Alíquota Valor Total RS| 130,00 25% RS| 32,50 RS| 162,50 Se essa estudante comprar um secador de cabelos que consome 1 000 W de potência e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse apare- lho por 15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo em reais na sua conta mensal será de: a) RS| 10,00. b) RS| 12,50. c) RS| 13,00. d) RS| 13,50. e) RS| 14,00. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 7 14/03/11 10:25 8 Exercícios Complementares 1 (Fuvest-SP) Três esferas de isopor — M, N e P — estão suspensas por fios isolantes. Quando se aproxima N de P, nota-se uma repulsão entre essas esferas; quando se aproxima N de M, nota-se uma atração. Das possibilidades apontadas na tabela a seguir, quais são compatíveis com as observações? Possibilidades Cargas M N P 1ª + + – 2ª – – + 3ª 0 – 0 4ª – + + 5ª + – – 2 (UFRN) Uma nuvem eletricamente carregada induz cargas na região imediatamente a seguir dela, e essa região, por sua vez, também se eletriza. A figura que mais bem representa a distribuição de cargas no interior da nuvem e na região imediatamente abaixo dessa é: + + + + + + + + + + + + + + + + + – – – – – – – – – – – –––– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – +++++++++++++++++ + + + + + + + + + + + ++++ + + + + + + + + ––––––––––––––– + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++++ + + + + + + + + – – – – – – – – – – – – – – – +++++++++++++++++ – + – + – + – + – + – –+–+ – + – + – + – + ––––––––––––––– a) c) b) d) 3 (U. Uberaba-MG) Duas esferas metálicas muito leves estão penduradas por fios isolantes, em ambiente seco, conforme a figura. + + + Uma barra metálica, positivamente carregada, é encostada numa das esferas e depois afastada. Após o afastamento da barra, qual deve ser a situação das esferas, sabendo-se que a carga inicial delas é nula? a) + + + ++ + + + + + d) b) – – – – – – – – – – e) – – + + + + + – – – c) + + – – – – – + + + 4 (UFPR) Duas esferas com carga Q estão fixas e separadas por uma distância x. Acima delas, é colocada uma terceira esfera de massa m e carga q, de modo que, no equilíbrio, elas ficam dispostas conforme mostrado na figura a seguir. As duas esferas inferiores possuem cargas iguais a 4 ⋅ 10–8 C cada uma, enquanto a esfera superior possui carga igual a 2,5 ⋅ 10–6 C. Sabendo que o ângulo θ é igual a 60°, calcule a distância x entre as esferas inferiores para essa configuração das três cargas. (Dado: g = 10 m/s2; k = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2 e cos 30° = 0,87) Q Q q 30° 30° θ x 5 (PUC-SP) Em certa região da Terra, nas proximidades da superfí- cie, a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, e o campo eletrostático do planeta (que possui carga negativa na região) vale 100 N/C. Determine o sinal e o valor da carga elétrica que uma bolinha de gude, de massa 50 g, deveria ter para permanecer em repouso aci- ma do solo. Considere o campo elétrico praticamente uniforme no local e despreze qualquer força atuando sobre a bolinha. 6 Uma esfera metálica de massa m = 1,0 ⋅ 10–4 kg, carregada po- sitivamente com uma carga q = 3,0 ⋅ 10–5 C, é presa a um fio isolante de comprimento l de massa desprezível. Um campo elétrico unifor- me e constante E é aplicado ho- rizontalmente, conforme a figura, em toda a região do pêndulo. (Dado: g = 10 m/s2, sen 30° = 0,50 e cos 30° = 0,87) Calcule a intensidade do campo elétrico, sabendo-se que a esfe- ra permanece parada na posição indicada. 30° l + q m E exercíciOs cOMpleMeNtares 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 8 14/03/11 10:25 9Exercícios Complementares 7 (Udesc) O gráfico a seguir representa a variação da energia po- tencial de uma carga elétrica de 10−6 C, no vácuo, submetida apenas à ação de um campo elétrico uniforme e paralelo ao eixo x. Em x = 0,0 cm, a energia cinética da carga é nula. 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,40 0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 Epot. (J) x (cm) a) Determine o potencial elétrico em x = 0,6 cm. b) Determine o trabalho realizado para levar a carga de x = 0,2 cm até x = 0,8 cm. 8 (U. F. Ouro Preto-MG, adaptada) A base de uma nuvem de tempesta- de, eletricamente carregada, situa-se a 500 m do solo. O ar se mantém isolante até que o campo elétrico entre a nuvem e o solo atinja o valor de 5 ⋅ 106 N/C. Calcule a diferença de potencial entre a base da nuvem e o solo. 9 (Unifra-RS) Um capacitor plano possui capacidade elétrica C = 100 µF, área das armaduras A = 100 cm2, e o espaço entre as placas é preenchido por um isolante de constante dielétrica k = 5. Qual é apro- ximadamente a intensidade do campo elétrico no interior do dielétrico (isolante) quando a ddp entre as placas for igual a 50 V? (Usar ε0 = 8,8 · 10 –12 F/m) a) 1,1 N/C b) 3,1 N/C c) 1,1 · 102 N/C d) 3,1 · 104 N/C e) 1,1 · 107 N/C10 (Furg-RS) Três capacitores de capacitância C1 = 20 µF, C2 = 40 µF e C3 = 40 µF estão associados em série. Esta associação é ligada a uma fonte de fem ε, conforme figura. Sabendo-se que a carga em uma das placas do capacitor C1 é q = 30 µC, a fem ε tem o valor de: C2C1 C3 ε q a) 24 V b) 12 V c) 6,0 V d) 4,5 V e) 3,0 V 11 (UFMT) Na figura a seguir, é mostrada uma associação de dois capacitores em paralelo. C2 C1 A B A diferença de potencial elétrico entre A e B é 100 V, e C1 vale 2 µF. Considerando que a energia potencial elétrica total do conjunto de ca- pacitores é 3 · 10–2 J, calcule o valor de C2 em µF. 12 (ITA-SP) Três esferas condutoras, de raio a e carga Q, ocupam os vértices de um triângulo equilátero de lado b >>> a, conforme mostra a figura 1. Considere as figuras 2, 3 e 4, em que, respectivamente, cada uma das esferas se liga e desliga da Terra, uma de cada vez. Determine, nas situações 2, 3 e 4, a carga das esferas Q1, Q2 e Q3, respectivamente, em função de a, b e Q. Q Q Q Q3 Q Q QQ1 Q1 Q2 Q1 Q2 Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 13 (UFRS) Quando uma diferença de potencial é aplicada aos ex- tremos de um fio metálico, de forma cilíndrica, uma corrente elétrica i percorre esse fio. A mesma diferença de potencial é aplicada aos extre- mos de outro fio, do mesmo material, com o mesmo comprimento, mas com o dobro do diâmetro. Supondo os dois fios à mesma temperatura, qual será a corrente elétrica no segundo fio? a) i b) 2i c) i __ 2 d) 4i e) i __ 4 14 (UFF-RJ) Um dos hábitos de higiene que proporciona uma vida saudável é o banho diário. Na possibilidade de se utilizar um chuvei- ro elétrico, esse hábito pode-se tornar desagradável quando, nos dias frios, a água é pouco aquecida. Para melhorar o aquecimento sem alte- rar o fluxo de água e a posição da chave seletora, uma pessoa retira 1 __ 6 do comprimento do resistor. Considerando que a tensão nos terminais do chuveiro se mantém constan- te, é correto afirmar que a razão entre as potências antes e após a redução do comprimento do resistor é: a) 6 __ 1 c) 1 __ 6 e) 5 __ 6 b) 6 __ 5 d) 1 __ 1 15 (UFRN) A figura a seguir mostra a placa de especificações de uma máquina de lavar roupas. Nessa placa, estão identificadas três grandezas físicas características do equipamento. LAVADORA Limpabem Modelo 2008 120 V � 220 V 60 Hz 660 W Essas grandezas são, respectivamente: a) voltagem, frequência e potência. b) corrente, frequência e potência. c) voltagem, período e corrente. d) corrente, período e voltagem. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 9 14/03/11 10:25 10 Exercícios Complementares 16 (U. F. Santa Maria-RS) Um pedaço de fio cuja área de secção transversal é A1 apresenta o dobro da resistência elétrica de outro cuja área de secção transversal é A2. Sabendo que a resistividade do primei- ro é dez vezes a resistividade do segundo, indique a alternativa que apresenta a correta relação A1 __ A2 para um mesmo comprimento de fio. a) 1 __ 10 b) 1 __ 5 c) 1 d) 5 e) 10 17 (UFGO) Uma lâmpada fluorescente compacta (LFC) consome 75% menos energia que uma lâmpada incandescente. O fusível de pro- teção de uma residência permite o máximo de seis lâmpadas incandes- cente de 100 W ligadas em paralelo. Um cidadão, preocupado com o consumo de energia, resolve trocar seis lâmpadas incandescentes por seis LFCs. Nessas condições, qual o comportamento da corrente total do circuito e qual o número máximo de FLCs que o fusível suporta? a) Reduz a 25% e 24. b) Reduz a 75% e 18. c) Aumenta de 75% e 12. d) Aumenta de 25% e 6. e) Aumenta de 400% e 24. 18 (UFAC) Um aquecedor elétrico tem uma resistência elétrica de 60 Ω. Qual a quantidade aproximada de energia dissipada em forma de calor pela resistência quando percorrida por uma corrente elétrica de 20,0 A, durante 20 minutos? (Dado: 1 cal = 4,2 J) a) 4,05 ⋅ 105 cal d) 8,22 ⋅ 106 cal b) 5,02 ⋅ 105 cal e) 1,14 ⋅ 105 cal c) 6,86 ⋅ 106 cal 19 (UFMA) No circuito a seguir, os valores de R2 e i2 são, respec- tivamente: i1 = 10 A i = 30 A i2 = ? 40 V R2 = ? a) 20 Ω; 20 A d) 10 Ω; 10 A b) 20 Ω; 10 A e) 30 Ω; 20 A c) 10 Ω; 20 A 20 (Unirio) A figura representa um trecho de um circuito percorri- do por uma corrente com intensidade de 4,0 A. A 2 Ω 8 V i = 4 A 3 V 2 V 3 V 3 Ω 0,5 Ω 0,5 Ω 0,5 Ω 0,5 Ω B C Determine: a) a diferença de potencial entre os pontos A e B, ou seja, (VA – VB); b) a diferença de potencial entre os pontos C e B, ou seja, (VC – VB). 21 (UEMS) A associação de vários aparelhos eletrodomésticos em uma mesma tomada é uma das causas de acidentes domésticos. Repre- sentando cada aparelho como um resistor de resistência R, os circuitos elétricos I e II dão ideia do que acontece quando quatro e três eletro- domésticos, respectivamente, são ligados em uma mesma tomada. R R R A B RI R R A B RII Considerando que a tensão entre os terminais A e B de cada circuito seja 3 V e que R = 1 Ω, as correntes elétricas que passam pelos circuitos I e II valem, respectivamente: a) 4 A e 3 A b) 8 A e 6 A c) 12 A e 9 A d) 9 A e 12 A e) 6 A e 8 A 22 (U. E. Londrina-PR) O circuito esquematizado é constituído por um gerador G, de fem ε, resistência interna r, um resistor de resistência R = 10 Ω, um voltímetro ideal V e uma chave interruptora Ch. V G R Ch Com a chave aberta, o voltímetro indica 6,0 V. Fechando-se a chave, o voltímetro indica 5,0 V. Nessas condições, a resistência interna r do ge- rador, em ohms, vale: a) 2,0 b) 4,0 c) 5,0 d) 6,0 e) 10 23 (Cesgranrio) No esquema a seguir, todos os resistores são idên- ticos e valem 30,0 Ω, e a força eletromotriz do gerador ideal é 36,0 V. R1 R2 R3 ε A diferença de potencial a que os resistores R1, R2 e R3 estão submetidos é, respectivamente, em V: a) 24,0 – 12,0 – 12,0 d) 24,0 – 6,00 – 6,00 b) 12,0 – 12,0 – 12,0 e) 24,0 – 6,00 – 12,0 c) 12,0 – 24,0 – 24,0 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 10 14/03/11 10:25 11Exercícios Complementares 24 (UPE) Considere, no circuito elétrico a seguir, o gerador tendo uma fem de 10 V e resistência interna de 1 Ω. R A DE CB 1,5 V 5 V 5 V 5 V 1 V 5 V 10 V Julgue (V ou F) cada afirmação a seguir: I. A corrente elétrica que circula pelo gerador é de 2 A. II. A potência dissipada no resistor de 1,5 Ω vale 1,33 W. III. A ddp nos terminais do gerador vale 6 V. IV. O rendimento do gerador é de 80%. V. A resistência equivalente ligada aos terminais do gerador vale 4 Ω. 25 (UFPE) O circuito a seguir consiste de uma bateria, três resistores iguais e o amperímetro A. Cada resistor do ramo acb do circuito dissipa 1,0 W quando a corrente indicada pelo amperímetro é igual a 0,6 A. De- termine a diferença de potencial entre os pontos a e b, em volts. A R R R b c a 26 (UFPI) No circuito a seguir, a chave S está inicialmente aberta e o capacitor C, descarregado. Em seguida, a chave S é fechada. Considere a corrente que passa pelo circuito em dois instantes de tempo diferen- tes: imediatamente após a chave ser fechada e muito depois de a chave ser fecha- da. É correto afirmar que os valores dessa corrente são, respectivamente: a) ε R e 0 c) ε R e ε R e) ∞ e 0 b) 0 e ε R d) 0 e 0 27 (UFRN) O circuito da figura a seguir ilustra uma associação mis- ta de resistores alimentados por uma bateria que produz as correntes i1, i2 e i3, as quais se relacionam pela equação i1 = i2 + i3. i1 i1 i1 –+ i3 i2 i2 i3 R ε S C O princípioimplicitamente utilizado no estabelecimento dessa equa- ção foi o da: a) conservação do campo elétrico. b) conservação da energia elétrica. c) conservação do potencial elétrico. d) conservação da carga elétrica. 28 (UPE) No circuito elétrico a seguir, estão representados dois geradores idênticos, com ε = 12 V e r = 1 Ω. O amperímetro e o voltímetro são ideais. V 12 V 12 VC B A 10 Ω 1 Ω 1 Ω Julgue (V ou F) as afirmações: I. A leitura do amperímetro é de 2 A. II. A leitura do voltímetro é de 10 V. III. A resistência equivalente do circuito é de 12 Ω. IV. A potência dissipada no resistor de 10 Ω é de 40 W. V. O rendimento do gerador entre os pontos C e B é de aproximada- mente 83,33%. 29 (Unifap) No laboratório do curso de física, um grupo de estu- dantes monta um circuito elétrico simples, de corrente contínua (CC), que é mostrado na figura a seguir. Neste circuito apresentado, calcule a carga elétrica em cada capacitor de 3 µF. 5 V C C C C b a + – 3 Ω 2 Ω 3 Ω 3 Ω i i i i 30 (UFRN) A figura a seguir representa parte do circuito elétrico ideal de uma residência, com alguns dos componentes eletrodomésti- cos identificados. Na corrente alternada das residências (chamada mo- nofásica), os dois fios recebem os nomes de “fase” (F) e “neutro” (N) ou “terra” (e não “positivo” e “negativo”, como em corrente contínua). O fio fase tem um potencial elétrico de aproximadamente 220 V em relação ao neutro ou em relação a nós mesmos (também somos condutores de eletricidade), se estivermos descalços e em contato com o chão. J Das quatro afirmativas seguintes, apenas uma está errada. Indique-a. a) Quando todos os equipamentos estão funcionando, a resistência elétrica equivalente da residência aumenta, aumentando, também, a corrente e, por conseguinte, o consumo de energia. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 11 14/03/11 10:25 12 Exercícios Complementares b) Todos os equipamentos de dentro da residência estão em para- lelo entre si, pois cada um deles pode funcionar, independente- mente de os outros estarem funcionando ou não. c) O disjuntor J deve ser colocado no fio fase (F) e não no neutro (N), pois, quando o desligarmos, para, por exemplo, fazermos um determinado reparo elétrico, a casa ficará completamente sem energia, eliminando-se qualquer possibilidade de risco de um choque elétrico. d) O fusível ou disjuntor J está ligado em série com o conjunto dos equipamentos existentes na casa, pois, se o desligarmos, todos os outros componentes eletroeletrônicos ficarão sem poder funcionar. 31 (Fuvest-SP) Um ímã, em forma de barra, de polaridade N (norte) e S (sul), é fixado numa mesa horizontal. Um outro ímã semelhante, de polaridade desconhecida, indicada por A e T, quando colocado na posi- ção mostrada na figura 1, é repelido para a direita. Quebra-se esse ímã ao meio e, utilizando-se as duas metades, fazem-se quatro experiências, representadas na figura 2, em que as metades são colocadas, uma de cada vez, nas proximidades do ímã fixo. S Ímã fixo N SN SN SN SN T Repulsão A Experiência I Experiência II Figura 1 Figura 2 A A Experiência III Experiência IV T T Indicando por “nada” a ausência de atração ou repulsão da parte testa- da, os resultados das quatro experiências são, respectivamente: a) I – repulsão; II – atração; III – repulsão; IV – atração. b) I – repulsão; II – repulsão; III – repulsão; IV – repulsão. c) I – repulsão; II – repulsão; III – atração; IV – atração. d) I – repulsão; II – nada; III – nada; IV – atração. e) I – atração; II – nada; III – nada; IV – repulsão. 32 (UFPB) Um próton, deslocando-se com uma velocidade de v = (2i + 4j) ⋅ 106 m/s, penetra em uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme dado por B = B0 ⋅ i. Nessas circunstâncias, o próton sofre a ação de uma força magnética de módulo igual a 25,6 ⋅ 10–13 N. Nesse contexto, adotando que o valor da carga elementar é 1,6 ⋅ 10–19 C, é correto afirmar que o valor da constante B0, em tesla, é de: a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 33 (UPE) A figura a seguir representa uma região do espaço onde só existe um campo magnético uniforme. Nesse campo, o vetor B é constan- te em todos os pontos, tem módulo B = 0,50 T e está orientado perpen- dicularmente para dentro do plano da figura. Uma partícula de massa m = 2,0 ⋅ 10–18 kg e carga q = 6 ⋅ 10–12 C, penetrando nesse campo, perpen- dicularmente às linhas de campo magnético, com velocidade de módulo v = 3,0 ⋅ 104 m/s, passa a descrever uma trajetória circular. (Dado: ϖ = 3) x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B v Nessas condições, a frequência do movimento vale, em hertz: a) 2,5 · 105 b) 105 c) 3,0 · 10–12 d) 2,0 · 10–18 e) 2,5 · 109 34 (UFMG) Um fio de cobre, enrolado na forma de uma espira, está fixado em uma região onde existe um campo magnético B, como mos- trado na figura. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B Esse campo tem o mesmo módulo em toda a região em que está a espira, é perpendicular ao plano da página e dirigido para dentro desta, como representado, na figura, pelo símbolo x. O módulo desse campo magnético varia com o tempo, como representado no gráfico: t B I II III 0 Considerando-se essas condições, é correto afirmar que há uma corren- te elétrica induzida na espira: a) apenas na região II do gráfico. b) apenas na região III do gráfico. c) apenas nas regiões I e III do gráfico. d) nas três regiões do gráfico. 35 (UPE) Um íon de massa 8,0 ⋅ 10–27 kg e carga elétrica 1,6 ⋅ 10–19 C entra em uma câmara de espectrômetro de massa, no ponto A perpen- dicular ao campo magnético uniforme, e descreve uma trajetória circu- lar indicada na figura, atingindo o ponto C. Sabendo-se que a distância AC é de 0,1 cm, a ordem de grandeza da energia cinética desse íon, ao penetrar na câmara no ponto A, vale em joules: v & B = 1,0 · 101 T R x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B AC a) 10–27 b) 10–19 c) 101 d) 10–17 e) 10–45 36 (UFSC) Uma espira retangular de fio condutor é posta a oscilar, no ar, atravessando em seu movimento um campo magnético unifor- me, perpendicular ao seu plano de oscilação, conforme está represen- tado na figura a seguir. Ao oscilar, a espira não sofre rotação (o plano da espira é sempre perpendicular ao campo magnético) e atravessa a região do campo magnético nos dois sentidos do seu movimento. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 12 14/03/11 10:25 13Exercícios Complementares B = Assinale a(s) proposição(ões) correta(s): (01) Como a espira recebe energia do campo magnético, ela levará mais tempo para atingir o repouso do que se oscilasse na ausên- cia dos ímãs. (02) O campo magnético não influencia o movimento da espira. (04) As correntes induzidas que aparecem na espira têm sempre o mesmo sentido. (08) A espira levará menos tempo para atingir o repouso, pois será fre- ada pelo campo magnético. (16) O sentido da corrente induzida, enquanto a espira está en- trando na região do campo magnético, é oposto ao sentido da corrente induzida, enquanto a espira está saindo da região do campo magnético. (32) Os valores das correntes induzidas não se alteram se substituímos a espira retangular por uma espira circular cujo raio seja a metade do lado maior da espira retangular. (64) Parte da energia mecânica será convertida em calor por efeito Joule. Dê a soma dos números dos itens corretos. 37 (UFRN) Nos dias atuais, há um sistema de navegação de alta precisão que depende de satélites artificiaisem órbita em torno da Terra. Para que não haja erros significativos nas posições fornecidas por esses satélites, é necessário corrigir relativisticamente o intervalo de tempo medido pelo relógio a bordo de cada um desses satélites. A teoria da relatividade especial prevê que, se não for feito esse tipo de correção, um relógio a bordo não marcará o mesmo intervalo de tempo que outro relógio em repouso na superfície da Terra, mesmo sabendo que ambos os relógios estão em perfeitas condições de fun- cionamento e foram sincronizados antes de o satélite ser lançado. Se não for feita a correção relativística para o tempo medido pelo relógio de bordo: a) ele se adiantará em relação ao relógio em terra, enquanto ele for ace- lerado em relação à Terra. b) ele ficará cada vez mais adiantado em relação ao relógio em terra. c) ele se atrasará em relação ao relógio em terra durante metade de sua órbita e se adiantará durante a outra metade da órbita. d) ele ficará cada vez mais atrasado em relação ao relógio em terra. 38 (UFRS) O dualismo onda-partícula refere-se a características cor- pusculares presentes nas ondas luminosas e a características ondulatórias presentes no comportamento de partículas, tais como o elétron. A natureza nos mostra que características corpusculares e ondulatórias não são anta- gônicas, mas, sim, complementares. Dentre os fenômenos listados, o único que não está relacionado com o dualismo onda-partícula é: a) o efeito fotoelétrico. b) a ionização de átomos pela incidência de luz. c) a difração de elétrons. d) o rompimento de ligações entre átomos pela incidência de luz. e) a propagação, no vácuo, de ondas de rádio de frequência média. 39 (PUC-RS) Dispositivos conhecidos como células fotovoltaicas convertem energia solar em energia elétrica e funcionam baseados no chamado efeito fotoelétrico, cuja explicação foi apresentada pela pri- meira vez, por Albert Einstein, em 1905. Sobre as células fotovoltaicas, é correto afirmar: a) A exposição à luz causa o aquecimento dessas células, fornecendo energia térmica suficiente para movimentar cargas elétricas. b) A luz solar causa a decomposição química dos átomos da célula, enviando prótons para um lado e elétrons para outro. c) A carga elétrica é atraída pelo campo eletromagnético de luz, pro- duzindo corrente elétrica. d) Pacotes de energia luminosa incidem sobre uma placa metálica, li- berando elétrons. e) A radiação solar produz o decaimento dos núcleos da célula foto- voltaica, liberando energia. 40 (Ifet-GO) A teoria da relatividade e a mecânica quântica são duas teorias que surgiram no início do século XX para explicar fenôme- nos novos que a física clássica não explicava. Sobre essas teorias, julgue (V ou F) os itens a seguir. I. Quanto mais intensa for a luz que incida em uma placa metálica, maior será a energia cinética dos elétrons extraídos pelo efeito fotoelétrico. II. Existem fenômenos em que a luz se comporta como onda e existem outros em que a luz se comporta simultaneamente como onda e como partícula. III. Para um astronauta que esteja em uma espaçonave a 80% da velo- cidade da luz em relação à Terra, enquanto se passa uma hora, para nós aqui na Terra teriam se passado cem minutos. 41 (PUC-PR) Para que um objeto possa ser visível em um mi- croscópio qualquer, o comprimento da onda da radiação incidente deve ser pelo menos comparável ao tamanho do objeto. Na física quântica, o princípio da dualidade onda-partícula, introduzido por Louis de Broglie, propõe que partículas de matéria, como os elé- trons, podem comportar-se como ondas de maneira similar à luz. Um exemplo de aplicação desse princípio é o que ocorre no mi- croscópio eletrônico, em que um feixe de elétrons é produzido para “iluminar” a amostra. O comprimento de onda dos elétrons do feixe é muito menor que o da luz; com isso, consegue-se obter amplia- ções mil vezes maiores do que as de um microscópio óptico. Supo- nha que, para visualizar o vírus H1N1 em um microscópio eletrôni- co, um feixe de elétrons tenha sido ajustado para fornecer elétrons que se propagam com comprimento de onda igual ao diâmetro do vírus (supondo forma esférica). Se a velocidade de propagação da onda do feixe for de 104 m/s e a frequência for de 1011 Hz, indique a alternativa que corresponde ao diâmetro do vírus H1N1. (Dado: 1 nm (nanômetro) = 10–9 m) a) 10 nm b) 1 nm c) 100 nm d) 10 µm e) 1 µm 42 (U. F. Juiz de Fora-MG) No efeito fotoelétrico e no fenômeno de interferência luminosa, os seguintes comportamentos da luz se mani- festam, respectivamente: a) ondulatório e corpuscular. b) corpuscular e ondulatório. c) ondulatório e ondulatório. d) corpuscular e corpuscular. 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 13 14/03/11 10:25 14 Respostas Questões do Enem 1. d 2. c 3. d 4. d 5. d 6. b 7. e 8. d 9. a 10. d 11. b 12. d 13. c 14. c 15. a 16. e 17. a 18. e 19. d 20. e 21. d 22. e 23. c 24. e 25. c 26. a 27. e 28. e 29. b Exercícios complementares 1. São compatíveis a quarta e a quinta pos- sibilidades. 2. c 3. a 4. 0,50 m 5. 4,9 ⋅ 10–3 C (Negativa) 6. 19 N/C 7. a) 600 V b) 6 ⋅ 10– 4 J 8. 2,5 ⋅ 109 V 9. e 10. e 11. 4 µF 12. Q1 = – 2 · Q · a _______ b ; Q2 = 2 · Q · a2 ________ b2 – Q · a _____ b ; Q3 = 3 · Q · a2 ________ b2 – 2 · Q · a3 ________ b3 13. d 14. e 15. a 16. d respOstas 17. a 18. c 19. a 20. a) 20 V b) – 4 V 21. c 22. a 23. a 24. V – F – F – V – V 25. 10 V 26. a 27. d 28. V – F – V – V – V 29. 4,5 µC 30. a 31. a 32. b 33. a 34. c 35. d 36. Soma = 88 (08 + 16 + 64) 37. d 38. e 39. d 40. F – F – V 41. c 42. b 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 14 14/03/11 10:26 15Anotações Ano t a çõ e s 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 15 14/03/11 10:26 16 Anotações Ano t a çõ e s 001_014_ENEM_TFvol03_P3.indd 16 14/03/11 10:26 capa TF3 Caderno de Atividades
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