ENEM · 2011 · 2ª Aplicação · PPL — Questões de Física comentadas
1º dia · Caderno 3 Branco · 14 questões de Física e interdisciplinares · Gabarito oficial e resoluções comentadas.
Seleção de questões de Física e interdisciplinares cuja resolução usa conceitos físicos. Gabarito oficial e resolução comentada. Numeração do Caderno 3 Branco.
Q46
Física Moderna — Radioatividade — Radiação ionizante
Os materiais radioativos emitem diferentes tipos de radiação. A radiação gama, por exemplo, por sua alta energia e penetração, consegue remover elétrons dos átomos dos tecidos internos e romper ligações químicas por ionização, podendo causar mutação no DNA. Já as partículas beta têm o mesmo efeito ionizante, mas atuam sobre as células da pele.
RODRIGUES JR., A. A. O que é radiação? E contaminação radioativa? Vamos esclarecer. Física na Escola. V. 8, nº 2, 2007. São Paulo: Sociedade Brasileira de Física (adaptado).
Segundo o texto, um indivíduo irradiado por uma fonte radioativa é exposto ao risco de
A)
transformar-se em um corpo radioativo.
B)
absorver a radiação e armazená-la.
C)
emitir radiação e contaminar outras pessoas.
D)
sofrer alterações gênicas e desenvolver câncer.
E)
transportar a radiação e contaminar outros ambientes.
Gabarito oficial — ENEM 2011 — 2ª Aplicação (PPL) — Caderno 3 Branco
D
Resolução comentada
O texto descreve a radiação ionizante: a radiação gama, de alta energia, arranca elétrons dos átomos e rompe ligações químicas dos tecidos, e pode causar mutação no DNA. As partículas beta têm efeito semelhante nas células da pele.
Quem é irradiado apenas recebe a radiação: o corpo não passa a ser radioativo nem a emitir radiação, e não a armazena. O risco descrito é o dano às moléculas das células, com alterações no material genético que podem levar ao câncer. Contaminar outras pessoas ou ambientes é característica de quem carrega o material radioativo, e não de quem foi apenas irradiado.
Q47
Termologia — Propagação de calor — Isolamento térmico
Tirinha em três quadros: um homem em situação de rua, sentado ao lado de um saco, diz que está com “Muito Frio” enquanto o vento sopra (“Fiu...”); no segundo quadro, um jornal é carregado pelo vento até ele; no terceiro, o homem se cobre com as folhas de jornal e diz: “Pelo menos eu fico ‘por dentro’ das notícias!”.
A tirinha faz referência a uma propriedade de uma grandeza Física, em que a função do jornal utilizado pelo homem é a de
A)
absorver a umidade que dissipa calor.
B)
impedir que o frio do ambiente penetre.
C)
manter o calor do homem concentrado.
D)
restringir a perda de calor para o ambiente.
E)
bloquear o vento que sopra trazendo frio.
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D
Resolução comentada
O frio não é uma substância que penetra: o que ocorre é a perda de calor do corpo, mais quente, para o ambiente, mais frio, por condução, convecção e radiação, sempre do corpo de maior temperatura para o de menor.
As folhas de jornal envolvem o corpo e prendem camadas de ar entre elas. Como o ar e o papel são maus condutores de calor, a cobertura diminui a taxa de troca de calor com o ambiente, e a pessoa perde menos calor. O jornal funciona como isolante térmico, e não cria nem concentra calor.
Q49
Energia — Poder calorífico — Biocombustíveis
Considera-se combustível aquele material que, quando em combustão, consegue gerar energia. No caso dos biocombustíveis, suas principais vantagens de uso são a de serem oriundos de fontes renováveis e a de serem menos poluentes que os derivados de combustíveis fósseis. Por isso, no Brasil, tem-se estimulado o plantio e a industrialização de sementes oleaginosas para produção de biocombustíveis.
No quadro, estão os valores referentes à energia produzida pela combustão de alguns biocombustíveis:
Entre os diversos tipos de biocombustíveis apresentados no quadro, aquele que apresenta melhor rendimento energético em massa é proveniente
A)
da soja.
B)
do dendê.
C)
do babaçu.
D)
da mamona.
E)
da cana-de-açúcar.
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A
Resolução comentada
O rendimento energético em massa é a energia liberada por quilograma de combustível queimado, que é a grandeza dada em kcal/kg no quadro. Quanto maior o valor, mais energia cada quilograma fornece.
Comparando os valores: 8 913, 9 049, 8 946, 9 421 e 5 596 kcal/kg. O maior é 9 421 kcal/kg, do biodiesel obtido da soja. O etanol, com 5 596 kcal/kg, é o de menor valor.
Q53
Termologia — Isolamento térmico — Garrafa térmica e cozimento
Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido.
O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois
A)
a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica.
B)
o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.
C)
o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia.
D)
a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação.
E)
a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico.
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B
Resolução comentada
O cozimento do feijão precisa de energia: o feijão absorve calor da água quente que o envolve, e o processo é endotérmico. Para que continue por horas, a água precisa permanecer quente.
A garrafa térmica, com paredes que reduzem muito as trocas de calor por condução, convecção e radiação, mantém a água quente por muito tempo, e essa água segue fornecendo calor ao feijão. A garrafa em si não gera energia, e o sistema, embora bem isolado, não é perfeitamente isolado: o feijão ganha calor da água, e a água perde calor lentamente.
Q55
Energia — Transformações de energia — Usina hidrelétrica
A figura representa o processo mais usado nas hidrelétricas para obtenção de energia elétrica no Brasil. As transformações de energia nas posições I→II e II→III da figura são, respectivamente,
A)
energia cinética → energia elétrica e energia potencial → energia cinética.
B)
energia cinética → energia potencial e energia cinética → energia elétrica.
C)
energia potencial → energia cinética e energia cinética → energia elétrica.
D)
energia potencial → energia elétrica e energia potencial → energia cinética.
E)
energia potencial → energia elétrica e energia cinética → energia elétrica.
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C
Resolução comentada
Em I, a água está parada, no alto do reservatório, e tem energia potencial gravitacional, $E_p=m\,g\,h$. Ao descer pelo duto, de I para II, a altura diminui e a velocidade aumenta: a energia potencial se transforma em energia cinética.
De II para III, a água em alta velocidade move as pás da turbina, e esta gira o gerador. No gerador, a energia cinética de rotação se converte em energia elétrica, por indução eletromagnética.
Q58
Óptica — Espelhos e lentes — Telescópio refletor
A figura seguinte representa, esquematicamente, um telescópio refletor:
A luz emitida por um astro penetra no telescópio pelo orifício na posição A, reflete no espelho parabólico localizado na posição B, é novamente refletida pelo espelho C em direção às lentes localizadas na ocular do telescópio (local onde o observador aproxima o olho) na posição D. Essa lente forma uma imagem real e maior do objeto observado, um pouco à frente de D. Por isso, o observador não deve encostar seus olhos na lente para enxergar essa imagem.
Considerando uma situação em que apenas uma lente é colocada na posição D, qual o tipo de espelho utilizado e qual o tipo de lente utilizada nas posições B e D respectivamente?
A)
Convexo e bifocal.
B)
Convexo e divergente.
C)
Côncavo e convergente.
D)
Côncavo e divergente.
E)
Plano e convergente.
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C
Resolução comentada
Na figura, os raios do astro chegam paralelos ao espelho em B e, depois da reflexão, convergem para um ponto. Só um espelho côncavo faz raios paralelos convergirem, e o espelho parabólico do texto é côncavo. Um espelho convexo faria os raios divergirem, e um plano os manteria paralelos.
Na posição D, a lente forma uma imagem real e maior do objeto, um pouco à frente dela. Imagem real só é formada por lente convergente, que faz os raios convergirem. Uma lente divergente produz apenas imagens virtuais, e a bifocal não é o caso.
Q59
Óptica — Espelhos esféricos — Fogão solar parabólico
A figura mostra uma superfície refletora de formato parabólico, que tem sido utilizada como um fogão solar. Esse dispositivo é montado de tal forma que a superfície fique posicionada sempre voltada para o Sol. Neste, a panela deve ser colocada em um ponto determinado para maior eficiência do fogão.
Considerando que a panela esteja posicionada no ponto citado, a maior eficiência ocorre porque os raios solares
A)
refletidos passam por esse ponto, definido como ponto de reflexão.
B)
incidentes passam por esse ponto, definido como vértice da parábola.
C)
refletidos se concentram nesse ponto, definido como foco da parábola.
D)
incidentes se concentram nesse ponto, definido como ponto de incidência.
E)
incidentes e refletidos se interceptam nesse ponto, definido como centro de curvatura.
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C
Resolução comentada
Os raios do Sol chegam praticamente paralelos entre si e ao eixo da parábola. Em um espelho parabólico, todos esses raios, depois de refletidos, passam por um mesmo ponto, o foco.
Colocar a panela no foco concentra ali a energia da radiação solar refletida por toda a superfície, e por isso o aquecimento é o mais eficiente. Os raios incidentes não se concentram, são paralelos, e o vértice é o ponto do espelho sobre o eixo, e não o de concentração.
Q61
Eletricidade — Circuito elétrico — Cabo de alimentação rompido
O manual de instruções de um computador apresenta as seguintes recomendações para evitar que o cabo de alimentação de energia elétrica se rompa:
• Ao utilizar a fonte de alimentação, acomode adequadamente o cabo que vai conectado à tomada, evitando dobrá-lo.
• Ao conectar ou desconectar o computador da tomada elétrica, segure o cabo de alimentação pelo plugue e não pelo fio.
Caso o usuário não siga essas recomendações e ocorra o dano previsto, a consequência para o funcionamento do computador será a de que
A)
os seus componentes serão danificados por uma descarga elétrica.
B)
a velocidade de processamento de dados diminuirá sensivelmente.
C)
a sua fiação interna passará a sofrer um aquecimento excessivo.
D)
o monitor utilizado passará a apresentar um brilho muito fraco.
E)
os seus circuitos elétricos ficarão sem circulação de corrente.
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E
Resolução comentada
O dano previsto é o rompimento do fio do cabo de alimentação. Um circuito só é percorrido por corrente se for fechado, e o fio rompido é uma interrupção do caminho condutor, ou seja, um circuito aberto.
Com o cabo partido, a corrente que alimentaria o computador não circula, e os circuitos ficam sem corrente, ou seja, o equipamento deixa de funcionar. O rompimento não causa descarga nos componentes nem afeta a velocidade de processamento, nem reduz só o brilho do monitor, e o aquecimento excessivo da fiação seria efeito de corrente alta, o que o fio rompido não permite.
Q62
Óptica — Lentes e visão — Correção da miopia
Indivíduos míopes têm dificuldade de enxergar objetos distantes. Para correção desse problema com lentes, o oftalmologista deve medir a distância máxima que o indivíduo pode enxergar nitidamente, que corresponde à distância focal da lente. A vergência (V) de uma lente é numericamente igual ao inverso da distância focal (f), dada em metros (V = 1/f). A vergência é medida em dioptria (di), comumente denominada de graus de uma lente.
Se a distância máxima a que o indivíduo míope enxerga nitidamente for 50 cm, para corrigir o problema, o oftalmologista receitará lentes de vergência
A)
−2,00 di.
B)
−0,02 di.
C)
0,02 di.
D)
0,20 di.
E)
2,00 di.
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A
Resolução comentada
O míope forma a imagem de objetos distantes antes da retina. A correção usa uma lente divergente, que forma, de um objeto no infinito, uma imagem virtual na distância máxima de visão nítida. Por isso, a distância focal tem módulo igual a essa distância, $|f|=50\text{ cm}=0{,}50\text{ m}$, e, sendo a lente divergente, $f=-0{,}50\text{ m}$.
A vergência é $V=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{-0{,}50}=-2{,}00\text{ di}$. O sinal negativo indica lente divergente, a adequada para a miopia.
Q72
Termologia — Mudanças de estado — Umidade no forno
O quadro seguinte foi extraído da seção de solução de problemas de um manual de fogão a gás.
Problemas
Causas
Correções
O forno não funciona (não liga)
Botões de comando não foram selecionados corretamente para o cozimento. Na instalação elétrica da residência o disjuntor está desligado ou falta energia elétrica. O registro do gás está fechado. Chama amarela/vermelha.
Verifique os botões e repita as operações indicadas no item “Como Usar”. Ligue o disjuntor ou chame um eletricista de sua confiança. Abra o registro. Verifique se o gás não está no fim.
O forno solta fumaça
Forno sujo de gordura ou molho.
Limpe o forno após cada utilização conforme item “Limpeza e Manutenção”.
Há formação de umidade nos alimentos no interior do forno
Os alimentos são deixados muito tempo no interior do forno após o término do cozimento.
Não deixe os alimentos no forno por mais de 15 minutos após a finalização do cozimento.
Assa muito lento / assa muito rápido
Os tempos de cozimento e a temperatura selecionada não estão corretos.
Consulte o item tempo na Tabela de Tempos e Temperaturas. Verifique se o gás não está no fim.
Queimador não permanece aceso
O sistema bloqueia gás não foi desativado corretamente.
Após acender o queimador, permaneça com o botão de controle pressionado por 10 segundos até desativar o sistema bloqueia gás.
Ao saborear um alimento preparado no fogão a gás, o consumidor observa que, embora devidamente assado, o alimento contém mais água que o esperado.
Sabendo que a receita foi preparada de forma correta, então, de acordo com o fabricante do fogão, o problema é que o
A)
gás estava no final, o que reduziu a temperatura da chama, deixando-a amarela.
B)
cozinheiro demorou muito para retirar o alimento do forno após o cozimento.
C)
botão de comando não foi selecionado corretamente para o cozimento.
D)
tempo de cozimento e a temperatura selecionada estavam incorretos.
E)
forno estava sujo de gordura ou molho, necessitando de limpeza.
Gabarito oficial — ENEM 2011 — 2ª Aplicação (PPL) — Caderno 3 Branco
B
Resolução comentada
A receita foi preparada de forma correta, de modo que o problema não está nos botões, no tempo ou na temperatura escolhidos. O alimento está assado, mas com mais água do que o esperado.
No quadro, o problema “há formação de umidade nos alimentos no interior do forno” tem como causa deixar os alimentos muito tempo no forno após o cozimento. Fisicamente, o vapor de água que enche o forno se condensa ao esfriar e molha o alimento. Gás no final, forno sujo ou botão errado têm outros efeitos, como chama amarela, fumaça ou forno que não liga.
Q82
Ondulatória — Equação fundamental das ondas — Forno de micro-ondas
Na câmara de cozimento de um forno de micro-ondas, a flutuação do campo elétrico é adequada para o aquecimento da água. Esse tipo de forno utiliza micro-ondas com frequência de 2,45 GHz para alterar a orientação das moléculas de água bilhões de vezes a cada segundo. Essa foi a frequência escolhida, porque ela não é usada em comunicações e também porque dá às moléculas de água o tempo necessário para completar uma rotação. Dessa forma, um forno de micro-ondas funciona através do processo de ressonância, transferindo energia para os alimentos.
TORRES, C. M. A. et al. Física: ciência e tecnologia. São Paulo: Moderna, 2001 (adaptado).
Sabendo que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no meio é de cerca de $3\times10^{8}$ m/s, qual é, aproximadamente, o comprimento de onda da micro-onda presente no forno, em cm?
A)
0,12
B)
1,22
C)
8,17
D)
12,2
E)
817
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D
Resolução comentada
Para qualquer onda, $v=\lambda\,f$, e então $\lambda=\dfrac{v}{f}$. Com $f=2{,}45\text{ GHz}=2{,}45\times10^{9}\text{ Hz}$ e $v=3\times10^{8}\text{ m/s}$:
Mecânica — Força de atrito — Atrito e deslocamento
A força de atrito é uma força que depende do contato entre corpos. Pode ser definida como uma força de oposição à tendência de deslocamento dos corpos e é gerada devido a irregularidades entre duas superfícies em contato. Na figura, as setas representam forças que atuam no corpo e o ponto ampliado representa as irregularidades que existem entre as duas superfícies.
Na figura, os vetores que representam as forças que provocam o deslocamento e o atrito são, respectivamente:
A)
B)
C)
D)
E)
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A
Resolução comentada
A força que provoca o deslocamento é a aplicada ao bloco na direção do movimento: a seta horizontal para a direita. As setas verticais, para cima e para baixo, são a normal e o peso, que se equilibram e não produzem deslocamento.
A força de atrito se opõe à tendência de deslocamento e é tangente às superfícies, com sentido contrário ao da força aplicada: horizontal, para a esquerda. Por isso, os pares com setas verticais não representam nem a força motriz nem o atrito.
Q86
Eletricidade — Circuitos e instrumentos de medida — Detector de mentiras
Um detector de mentiras consiste em um circuito elétrico simples do qual faz parte o corpo humano. A inserção do corpo humano no circuito se dá do dedo indicador da mão direita até o dedo indicador da mão esquerda. Dessa forma, certa corrente elétrica pode passar por uma parte do corpo. Um medidor sensível (amperímetro) revela um fluxo de corrente quando uma tensão é aplicada no circuito. No entanto, a pessoa que se submete ao detector não sente a passagem da corrente. Se a pessoa mente, há uma ligeira alteração na condutividade de seu corpo, o que altera a intensidade da corrente detectada pelo medidor.
No dimensionamento do detector de mentiras, devem ser levados em conta os parâmetros: a resistência elétrica dos fios de ligação, a tensão aplicada no circuito e a resistência elétrica do medidor. Para que o detector funcione adequadamente como indicado no texto, quais devem ser as características desses parâmetros?
A)
Pequena resistência dos fios de ligação, alta tensão aplicada e alta resistência interna no medidor.
B)
Alta resistência dos fios de ligação, pequena tensão aplicada e alta resistência interna no medidor.
C)
Alta resistência dos fios de ligação, alta tensão aplicada e resistência interna desprezível no medidor.
D)
Pequena resistência dos fios de ligação, alta tensão aplicada e resistência interna desprezível no medidor.
E)
Pequena resistência dos fios de ligação, pequena tensão aplicada e resistência interna desprezível no medidor.
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E
Resolução comentada
O circuito é uma associação em série: fios, medidor e corpo. A corrente é $i=\dfrac{U}{R_{fios}+R_{medidor}+R_{corpo}}$, e a variação da resistência do corpo deve ser a que mais influencia $i$, para que o medidor a perceba.
Isso exige fios de pequena resistência e medidor de resistência interna desprezível, como um amperímetro ideal, de modo que a resistência total seja praticamente a do corpo, e uma mudança nela se reflita na corrente. A tensão deve ser pequena, porque a pessoa não pode sentir a corrente: correntes de intensidade maior atravessando o corpo seriam percebidas e perigosas.
Q88
Mecânica — Leis de Newton — Aristóteles e Newton
Segundo Aristóteles, uma vez deslocados de seu local natural, os elementos tendem espontaneamente a retornar a ele, realizando movimentos chamados de naturais.
Já em um movimento denominado forçado, um corpo só permaneceria em movimento enquanto houvesse uma causa para que ele ocorresse. Cessada essa causa, o referido elemento entraria em repouso ou adquiriria um movimento natural.
PORTO, C. M. A física de Aristóteles: uma construção ingênua? Revista Brasileira de Ensino de Física. V. 31, nº 4 (adaptado).
Posteriormente, Newton confrontou a ideia de Aristóteles sobre o movimento forçado através da lei da
A)
inércia.
B)
ação e reação.
C)
gravitação universal.
D)
conservação da massa.
E)
conservação da energia.
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A
Resolução comentada
Para Aristóteles, um corpo em movimento forçado só continua em movimento enquanto há uma causa agindo sobre ele; cessada a causa, ele para.
Newton, com a primeira lei, a lei da inércia, mostrou o contrário: um corpo livre de forças, ou com resultante nula, mantém o repouso ou o movimento retilíneo e uniforme. Não é preciso uma força para manter o movimento, e sim para mudá-lo. As leis de ação e reação, gravitação e de conservação tratam de outros aspectos.
