Esquenta Enem - Física

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ESQUENTA ENEM 2017 
Emergia Mecânica | Calor | Eletrodinâmica 
 
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 ESQUENTA ENEM 2017: 
 
 
 
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 INTRODUÇÃO: 
 
A palavra energia foi usada pela primeira vez num texto científico em 
1807 pela Royal Society inglesa, por sugestão do médico e físico Thomas 
Young (1773-1829). É dele também a idéia inicial de que energia é a 
capacidade de realizar trabalho. Foi Helmholtz que consolidou a idéia de 
que, se um sistema possui energia mecânica é capaz de realizar 
trabalho. É atribuído, também, a ele o desenvolvimento de modelos e 
experimentos que levaram a formulação do princípio da conservação 
da energia. 
 
 
Thomas Young Hermann Von Helmholtz 
 
É importante lembrar que existem diversas formas de energia 
(térmica, química, elétrica, ...) e que uma das características mais 
notáveis da natureza é a possibilidade de conversão de uma forma de 
energia em outra. 
 
Esse conteúdo é tão importante que na matriz ENEM há uma habilidade 
exclusiva para tratar dele: Habilidade 23 da competência 06 
 
 
Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em 
ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, 
sociais e/ou econômicas. 
 
 
 
 
 
 
 
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 ENERGIA CINÉTICA 
 
 Quando um corpo de massa m possui velocidade v, para um dado 
referencial, dizemos que ele possui, nesse referencial, energia cinética 
calculada por: 
 
 
 
 
 
 
 
IMPORTANTE 
 
 
 
Como no modelo clássico, massa é uma quantidade sempre não 
negativa. Temos que a energia cinética de um corpo é sempre maior ou 
igual a zero, não podendo ser negativa. 
 
Essa ideia, tanto é utilizada para situações macroscópicas 
quanto para situações microscópicas. 
 
 
 
 
A energia cinética das moléculas que compõem um corpo é 
chamada de energia térmica desse corpo. 
 
 
 
 
No modelo clássico a energia é contínua e pode assumir 
qualquer valor. 
Veremos mais adiante em nosso curso a visão da Física 
Quântica, cujo modelo trabalha com quantidades discretas de 
energia. 
 
 
 
 
 
 
Ec = m.v
2/2 
 
 
 
 
 
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 ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL 
 
 Em cada ponto de um campo de forças pode se definir uma 
energia potencial. No caso do campo gravitacional definimos a energia 
potencial gravitacional com a expressão matemática: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA 
 
 para que uma mola seja deformada é necessário que se realize 
trabalho sobre ela, que por sua vez, realiza um trabalho resistente que 
define sua energia potencial: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ep = m.g.h 
 
Ep = k.x
2/2 
 
 
 
 
 
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 ENERGIA MECÂNICA TOTAL 
 
 Dada uma partícula (ou sistema de partículas), chamamos de 
energia mecânica a soma das energias cinética e potenciais. 
 
 
 
 
 
 
IMPORTANTE 
 
 
 
Quando a quantidade de energia mecânica de um sistema não 
varia dizemos que esse é um sistema conservativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando a energia mecânica se transforma em outras modalidades de 
energia (como o calor) de forma irreversível, dizemos que o sistema é 
dissipativo. Nele: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
eg potpotcinMEC
EEEE 
 
MECF EADISSIPATIV 
 
Emec (final) = Emec (inicial)
 
 
 
 
 
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EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 
 
 
 
EXEMPLO 01 (ENEM PPL 2012) 
 
Um automóvel, em movimento uniforme, anda por uma estrada plana, 
quando começa a descer uma ladeira, na qual o motorista faz com que o 
carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante. 
 
Durante a descida, o que ocorre com as energias potencial, cinética e 
mecânica do carro? 
 
a) A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar 
não varia e, portanto, a energia cinética é constante. 
 
b) A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui 
e quando uma se reduz, a outra cresce. 
 
c) A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas 
forças conservativas agindo sobre o carro. 
 
d) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, 
mas a energia potencial gravitacional diminui. 
 
e) A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado 
sobre o carro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exemplo (ENEM 2015) 
 
Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde 
mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apenar de ser o ultimo dos 
corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram 
os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 
3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, 
mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante 
da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade maxima 
de 12 m/s. 
Disponível em: http://esporte.uol.com.br 
Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado) 
 
Supondo que a massa desse corridor seja igual a 90 kg, o trabalho total 
realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de: 
 
a) 5,4 x 102J. b) 6,5 x 103J. 
c) 8,6 x 103J. d) 1,3 x 104J e) 3,2 x 104J. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Calor é ENERGIA. 
 
(CALOR NÃO É O OPOSTO DE FRIO). 
 
Portanto, pode-se dizer que a termodinâmica estuda os processos em 
que há transformação de energia e o comportamento dos corpos nessas 
transformações. Talvez você não tenha notado, mas durante o estudo da 
mecânica, embora houvesse movimento, forças e energia, não apareceu 
nada que lembrasse ou tivesse vida. Um universo em que só existissem 
processos mecânicosseria eterno e monótono. Sem passado, sem futuro, 
sem vida. Mas há processos não-mecânicos; a natureza não é tão limitada 
como o estudo da mecânica poderia sugerir. Existe vida, existe passado, 
presente e futuro. 
 
A Física, ciência que pretende estudar e compreender a natureza, 
não pode e não ignora esses processos. Esse é, em última análise, o 
objetivo da termodinâmica. 
 
 
 CONCEITOS INICIAIS: 
 
 
T E M P E R A T U R A 
 
 
 
A temperatura de um corpo, grandeza física associada às sensações 
táteis de frio ou quente que ele nos transmite, está relacionada com 
o nível de agitação atômico-molecular. Quanto maior a agitação, 
maior a temperatura do corpo. 
 
 
 O tato constitui uma das maneiras mais simples de fazer uma 
distinção entre corpos quentes e frios. Mas essa maneira de avaliação é 
bastante imprecisa, e além do mais poderá causar dificuldades se as 
temperaturas dos corpos estiverem muito próximas. Outro fator limitante é a 
pequena amplitude de temperaturas a que se pode expor o corpo humano 
sem que este sofra danos. 
 
 
 
 
 
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E N E R G I A T É R M I C A 
 
 
 
Pelo modelo atual (teoria molecular), os corpos seriam constituídos 
de partículas em constante agitação (agitação térmica). Ao 
somatório das energias cinéticas das partículas dá-se o nome de 
energia térmica. Entre essas partículas também existe energia 
potencial. Denomina-se de energia interna ao somatório da energia 
térmica com a energia potencial entre partículas. 
 
 
 
 
E N E R G I A T É R M I C A 
 
 
 Percebe-se facilmente que ao estabelecer-se contato entre dois 
corpos a diferentes temperaturas, aquele que apresenta maior temperatura 
diminui-a enquanto que aquele que apresenta menor temperatura aumenta-
a até que tenham, ambos, mesma temperatura, ou seja, se estabeleça o 
equilíbrio térmico. Pode-se perceber, também, que, estando os dois corpos 
termicamente isolados, as variações de energia térmica sofridas por 
ambos são iguais em módulo. A partir destas constatações tem-se que: 
 
 
Calor é a energia térmica em trânsito entre corpos com temperaturas 
diferentes. É importante lembrar que não é correto se falar em “calor de 
um corpo” o correto é energia interna de um corpo. É importante 
também lembrar que, ao contrário do que comumente é pensado, calor 
NÃO É O OPOSTO DO FRIO. Frio é uma sensação tátil e seu oposto é o 
quente. Ambos, frio e quente, estão associados às trocas de calor como será 
discutido adiante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 TROCAS de CALOR: 
 
 
C A L O R L A T E N T E 
 
 
 
Associado à mudança de estado físico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C A L O R S E N S Í V E L 
 
 
 
 
Associado à mudança de temperatura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LEMBRE 
LmQ .
 
TcmTCQ  ...
 
 
 Calor específico é uma PROPRIEDADE da 
substância enquanto que capacidade 
térmica é uma CARACTERÍSTICA do corpo. 
 
 
 
 
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S I S T E M A T E R M I C A M E N T E I S O L A D O 
 
 
 
Sistema que não troca energia térmica com sua vizinhança. 
Nele só há troca de calor entre as partes do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CALORÍMETRO: 
 
O calorímetro é um instrumento utilizado na medição de 
calor envolvido numa mudança de estado de um 
sistema, que pode envolver uma mudança de fase, de 
temperatura, de pressão, de volume ou qualquer 
outra propriedade associada com trocas de calor. 
 
 
Equivalente em água de um calorímetro é a massa de água 
que, trocando a mesma quantidade de calor que esse corpo, 
sofre a mesma variação de temperatura que ele. 
 
 
CALORÍMETRO IDEAL CALORÍMETRO REAL 
 
 
  0Q
 
021  NQQQQ 
 
► Apresenta isolamento 
térmico perfeito; 
► Tem capacidade térmica 
nula. 
► Apresenta bom 
isolamento térmico; 
► Tem capacidade térmica 
diferente de zero. 
 
 
 
 
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EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 
 
 
 
Exemplo 03 (ENEM PPL) 
 
Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma 
diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, 
calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “ quantidade 
de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem 
explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática. 
 
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos 
conceitos corriqueiros de calor e temperatura? 
 
a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo em que 
estiver fervendo. 
 
b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a 
temperatura da água. 
 
c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da 
água em uma panela. 
 
d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a 
fim de diminuir sua temperatura. 
 
e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água que está em seu 
interior com menor temperatura do que a dele. 
 
 
 
 
 
 
 
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Exemplo 04 (ENEM 2013) 
 
Aquecedores solares usados em experiências têm o objetivo de elevar a 
temperatura da água até 70 oC. No entanto, a temperatura ideal da água 
para um banho é de 30 oC. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a 
água à temperatura ambiente de um reservatório que se encontra a 25 oC. 
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na 
mistura para um banho à temperatura ideal? 
 
a) 0,111 b) 0,125 
c) 0,357 d) 0,428 e) 0,833 
 
 
 
 
GARRAFA TÉRMICA (vaso de DEWAR) 
 
 
Os conhecimentos sobre os mecanismos de transferência de calor permite 
criar um objeto cuja função é preservar a temperatura daquilo que é posto 
em seu interior. Tal objeto, vaso de Dewar, é conhecido como garrafa 
térmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O vácuo entre as paredes evita que 
haja condução e convecção entre 
elas. 
As paredes espelhadas minimizam as 
trocas de calor por radiação. 
 
 
 
 
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 POTÊNCIA ELÉTRICA: 
 
Quando um resistor é atravessado por corrente elétrica, parte da 
energia elétrica é convertida em calor no resistor, a taxa que mede a 
rapidez com que ocorre essa transformação é denominada de potência 
elétrica. Matematicamente temos: 
 
 
 
 
 
 
 
Podemos ainda relacionar potência elétrica, intensidade de 
corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica como segue: 
 
 
CANTANDO PARA LEMBRAR 
 
 
Eu vou lembrar tudinho 
Pois com o IVYS é bem mais fácil (repete) 
 
A potência se tem 
Por ddp vezes i 
R vezes i2 ou 
U2 sobre R 
 
 
 
 
 
tEPotm  /
 
LEMBRE - SE 
 
 POT é DIRETAMENTE proporcional à 
RESISTÊNCIA se “i” é constante; 
 
 POT é INVERSAMENTE proporcional à 
RESISTÊNCIAse “U” é constante; 
 
 
 
 
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 ALGUMAS APLICAÇÕES: 
 
► CHUVEIRO ELÉTRICO: 
 
 
 
 
► FUSÍVEIS: 
 
 
 
fusível é um dispositivo de proteção contra 
sobrecorrente em circuitos. Consiste de um 
filamento ou lâmina de um metal ou liga metálica 
de baixo ponto de fusão que se intercala em um 
ponto determinado de uma instalação elétrica para 
que se funda, por efeito Joule, quando a 
intensidade de corrente elétrica superar, devido a 
um curto-circuito ou sobrecarga, um determinado 
valor que poderia danificar a integridade dos 
condutores com o risco de incêndio ou destruição de 
outros elementos do circuito. 
 
POT é INVERSAMENTE 
proporcional à RESISTÊNCIA: 
 
MAIS quente  MENOR R 
MENOS quente  MAIOR R 
 
 
 
 
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► DISJUNTORES: 
 
 
 
 
Disjuntor é um dispositivo eletromecânico que 
permite proteger uma determinada instalação 
elétrica contra sobre-intensidades (curto 
circuitos ou sobrecargas). 
Sua principal característica é a capacidade de poder 
ser rearmado manualmente quando estes tipos de 
defeitos ocorrem, diferindo do fusível, que tem a 
mesma função, mas que fica inutilizado depois de 
proteger a instalação. Assim, o disjuntor interrompe 
a corrente em uma instalação elétrica antes que 
os efeitos térmicos e mecânicos desta corrente 
possam se tornar perigosos às próprias instalações. Por esse motivo, ele 
serve tanto como dispositivo de manobra como de proteção de circuitos 
elétricos. 
 
 
 
 
LEMBRE - SE 
 
Quando apenas um limitador protege vários 
aparelhos simultaneamente (E): 
alno
valor
U
P
i
min

 
Quando um limitador protege um aparelho que tem 
várias opções de potência elétrica(OU): 
alno
valor
U
P
i máxima
min

 
 

 
 
 
 
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► CONTAS de ENERGIA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LEMBRE - SE 
 
ALGORITMO de RESOLUÇÃO 
 
 Primeiro encontra o total de energia 
consumido no período; 
 
 Em seguida faz regra de três para 
encontrar o valor a pagar; 
 
Nas contas de energia a 
unidade utilizada é o kWh 
(quilowatt-hora) correspondente 
a 3,6 x 10
6
J 
 
Na determinação do valor a 
pagar é preciso, primeiro, 
encontrar o consumo: 
 
E = P.t 
 
Onde o t corresponde ao 
tempo total de uso do 
aparelho: 
tTOTAL = N.tUSO 
 

tMENSAL = 30.tDIÁRIO 


 
 
 
 
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EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 
 
 
EXEMPLO 05 (ENEM 2010 2a aplicação) 
 
Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, 
a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele 
uma corrente muito elevada. 
O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode 
ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que 
interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado 
nesses dispositivos de proteção. Suponha que um chuveiro instalado em uma rede 
elétrica de 110V, em uma residência, possua três posições de regulagem da 
temperatura da água. Na posição verão utiliza 2100W, na posição primavera, 
2400W, e na posição inverno, 3200W. 
 
GREF, Física 3: Eletromagnetismos. 
São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado) 
 
Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de 
regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o 
valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado? 
 
a) 40A b) 30A 
c) 25A d) 23A e) 20A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO 06 (ENEM 2009 cancelada) 
 
Uma estudante que ingressou na universidade e, pela primeira vez, está 
morando longe de sua família, recebe a sua primeira conta de luz: 
 
 
 
 
Se essa estudante comprar um secador de cabelos que consome 1000W de 
potência e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse aparelho por 
15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo em reais na sua 
conta mensal será de: 
 
a) R$ 10,00 b) R$ 12,50 
c) R$ 13,00 d) R$ 13,50 e) R$ 14,00 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO 07 (ENEM 2001) 
 
A distribuição média, por tipo de equipamento, do consumo de energia 
elétrica nas residências no Brasil é apresentada no gráfico. 
 
 
 
Como medida de economia, em uma residência com 4 moradores, o 
consumo mensal médio de energia elétrica foi reduzido para 300 kWh. Se 
essa residência obedece à distribuição dada no gráfico, e se nela há um único 
chuveiro de 5000 W, pode-se concluir que o banho diário de cada morador 
passou a ter uma duração média, em minutos, de: 
 
a) 2,5. b) 5,0. 
c) 7,5. d) 10,0. e) 12,0 
 
 
 
“Se você acha que pode, está certo. 
Se acha que não pode, também está certo. 
De uma forma ou de outra, VOCÊ DECIDE.” 
 
 Henry Ford 
 
#LQVP 
 
 
 
 
 
 
 
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