ENEM · 2012 · 2ª Aplicação · PPL — Questões de Física comentadas

O símbolo mostrado é o do aterramento. A carcaça metálica da máquina é ligada ao fio terra, que oferece à corrente de fuga um caminho de baixa resistência até o solo.

Assim, se houver um defeito de isolamento e a carcaça ficar energizada, a corrente escoa para a terra, e o aparelho e quem o toca ficam protegidos de sobrecargas e de choques. O fio neutro faz parte do circuito de alimentação e não tem essa função. O solo não é fonte de energia que se possa aproveitar, e o símbolo nada tem a ver com redes de água ou de esgoto.

A resistência da lâmpada é obtida pela primeira lei de Ohm, $R=\dfrac{U}{i}$, medindo a tensão $U$ sobre a lâmpada e a corrente $i$ que passa por ela.

O amperímetro deve ficar em série com a lâmpada, para ser atravessado pela mesma corrente, e tem resistência muito baixa. O voltímetro deve ficar em paralelo, para medir a diferença de potencial, e tem resistência muito alta, para não desviar corrente. A pilha alimenta o conjunto. Nos circuitos em que o amperímetro está em paralelo com a pilha ou com a lâmpada, ele provoca curto-circuito. Quando o voltímetro está em série, a corrente cai a um valor desprezível e a lâmpada não funciona.

O corpo, mais quente que o ambiente, cede calor continuamente ao meio externo, e a sensação de frio está ligada à rapidez com que isso ocorre, ou seja, à taxa de transferência de calor.

A lã é um mau condutor de calor e retém ar entre suas fibras, e o ar também é isolante. A roupa de lã diminui a taxa de troca de calor do corpo com o ambiente e mantém a pele mais aquecida. A lã não gera calor, e o equilíbrio térmico com o ambiente, que significaria perder calor até esfriar, é justamente o que a roupa retarda.

Pelo gráfico, a luz de 400 nm, a de menor comprimento de onda, é a que menos penetra: chega a cerca de 2 mm. As de maior comprimento de onda penetram mais.

A energia de um fóton é $E=h\,f=\dfrac{h\,c}{\lambda}$, e cresce quando o comprimento de onda diminui. A luz de maior energia e frequência é mais absorvida pelo tecido, e é essa a faixa que as moléculas medicamentosas absorvem. Por ser absorvida logo nas camadas superficiais, ela não chega mais fundo, e por isso o tratamento é eficiente apenas até cerca de 2 mm.

Na dilatação linear, a variação de comprimento é $\Delta L=L_0\,\alpha\,\Delta T$. Para soltar a porca, ela deve dilatar mais que o parafuso, de modo que sua abertura interna fique maior que o diâmetro do parafuso: o coeficiente de dilatação da porca deve ser maior que o do parafuso.

Quanto maior a diferença $\alpha_{\text{porca}}-\alpha_{\text{parafuso}}$, menor o aquecimento necessário para criar a folga. Entre as opções, os valores extremos da tabela são $0{,}9\cdot10^{-5}\text{ °C}^{-1}$ para o parafuso e $2{,}9\cdot10^{-5}\text{ °C}^{-1}$ para a porca, diferença de $2{,}0\cdot10^{-5}\text{ °C}^{-1}$, a maior entre os pares apresentados. As demais combinações têm diferença menor, ou invertida, como no par aço e níquel, em que a porca dilata pouco mais que o parafuso.

Com a roda girando sem deslizar, o ponto do pneu em contato com o solo está em repouso em relação à pista, e a força de atrito é estática, com máximo $f_{\text{máx}}=\mu_e\,N$. Com a roda bloqueada, o pneu desliza e a força é de atrito dinâmico, $f=\mu_d\,N$.

O coeficiente de atrito estático é maior que o dinâmico, $\mu_e>\mu_d$. Sem bloqueio, a força de frenagem pode atingir um valor maior, a desaceleração é maior e a distância de parada é menor. A força de atrito não depende da área de contato entre as superfícies, e por isso o aumento do ganho não se explica pela superfície do pneu.

A bola, ao ser solta, já tem a velocidade horizontal do vagão. Se nenhuma força horizontal atua sobre ela, ela conserva essa velocidade enquanto cai, e acompanha o vagão. Em relação ao vagão, a bola cai na vertical, junto aos pés da pessoa, tanto com o trem parado quanto com ele em movimento retilíneo uniforme.

Esse comportamento é a lei da inércia: um corpo tende a manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, se a resultante das forças sobre ele for nula. Do mesmo modo, nuvens e pássaros acompanham o movimento de rotação da Terra e não parecem ficar para trás.

A sequência é: energia química do carvão, em energia térmica na combustão; calor que vaporiza a água em alta pressão; energia térmica e de pressão do vapor, em energia cinética de rotação da turbina; energia mecânica da turbina, em energia elétrica no gerador, pela indução eletromagnética.

A queima do carvão é uma reação química e não uma fissão nuclear. Os transformadores apenas alteram a tensão da corrente alternada e não geram energia elétrica. Na usina não há torre que acumule energia potencial nem eletrólise da água.

As frequências de operação são praticamente as mesmas: de 2 409,60 a 2 420,70 MHz no telefone e 2 450 MHz no forno, ambas na faixa de micro-ondas, de modo que a frequência não explica a diferença. A frequência de alimentação, de 60 Hz, é a da rede elétrica e também é igual nos dois aparelhos.

O que difere é a energia entregue por unidade de tempo. A potência máxima do telefone é de 1,35 W, contra 1 000 W no forno, uma razão de cerca de 740 vezes. Com tão pouca potência, a energia absorvida pelas moléculas de água, gordura e açúcar é desprezível, e não se percebe aquecimento. A reflexão no interior do forno ajuda a concentrar a energia, mas o fator decisivo é a potência.

O metal deve conduzir bem o calor da chapa para a água, e por isso deve ter a maior condutividade térmica. Pela tabela, o cobre, com $411{,}0\text{ W/m K}$, supera o zinco, com $116{,}0$, e o aço, com $52{,}9$.

O material seletivo quente deve absorver o máximo de radiação solar e emitir o mínimo de infravermelho, ou seja, ter a maior razão entre absorbância e emitância. A maior razão é a do material A, $8{,}45$, contra $7{,}42$ do B e $7{,}72$ do C.

O tempo que o som leva para percorrer 680 m no ar é $\Delta t=\dfrac{680}{3{,}4\times10^{2}}=2{,}0\text{ s}$.

Para o sinal elétrico chegar no mesmo instante, o cabo teria de ter comprimento $L=v_{\text{sinal}}\,\Delta t=2{,}6\times10^{8}\cdot2{,}0=5{,}2\times10^{8}\text{ m}=5{,}2\times10^{5}\text{ km}$, mais que a distância da Terra à Lua, o que torna a solução inviável.

Pela terceira lei de Newton, as forças de ação e reação têm o mesmo módulo e a mesma direção, sentidos opostos, e atuam em corpos diferentes: a força do garoto atua no móvel, e a reação do móvel atua no garoto.

Como estão aplicadas em corpos distintos, essas forças não se somam e não se anulam. O movimento do móvel depende da resultante das forças que atuam sobre ele, em que entram a força do garoto e o atrito com o chão, e o móvel acelera se a força do garoto superar o atrito estático máximo.

Vemos um objeto transparente porque a luz sofre refração e reflexão parcial nas suas superfícies. Ambas dependem da diferença entre os índices de refração dos meios.

O índice de refração é $n=\dfrac{c}{v}$. Se o vidro e a glicerina têm o mesmo índice de refração, a velocidade da luz é a mesma nos dois meios. Na interface a luz não é desviada nem refletida de modo perceptível, e a parte do tubo imersa não é distinguida do líquido em volta, o que a torna invisível.

Duas fontes que emitem a mesma nota produzem sons com a mesma frequência fundamental, ou seja, com a mesma altura.

O que permite reconhecer qual instrumento tocou é o timbre, determinado pela presença e pela intensidade relativa dos harmônicos, que dependem da forma da onda produzida pelo instrumento. A intensidade e a amplitude estão ligadas ao volume do som e podem ser iguais em dois instrumentos, e por isso não servem para distingui-los.

Como a velocidade escalar é constante, a energia cinética $E_c=\tfrac{1}{2}m\,v^2$ não varia. Como o carro desce, a altura diminui e a energia potencial gravitacional $E_p=m\,g\,h$ também diminui.

A energia mecânica é $E_m=E_c+E_p$, e diminui. A energia potencial perdida não vira energia cinética: ela é dissipada, principalmente em calor nos freios e no atrito com o ar e com o pavimento. Há trabalho de forças não conservativas, e o trabalho total sobre o carro é nulo, o que mantém a energia cinética constante.

O calor liberado pela queima é absorvido pela água, em recipiente isolado, e a quantidade de calor recebida é $Q=m\,c\,\Delta T$, em que $m$ é a massa da água, $c$ seu calor específico e $\Delta T$ a variação de temperatura.

A massa pode ser medida em uma balança, e o calor específico da água é conhecido. É preciso medir a variação de temperatura da água, e por isso o instrumento essencial é o termômetro. O valor calórico por grama é então $Q$ dividido pela massa de alimento queimada.