ENEM · 2013 · 2ª Aplicação · PPL — Questões de Física comentadas

A velocidade inicial, em unidades do SI, é $v_0=\dfrac{72}{3{,}6}=20\text{ m/s}$, e o trem para, com $v=0$. Pela equação de Torricelli, $v^2=v_0^2+2\,a\,\Delta s$, e o módulo da aceleração é $a=\dfrac{v_0^2}{2\,\Delta s}$.

Com a tecnologia anterior, $a_1=\dfrac{20^2}{2\cdot400}=0{,}50\text{ m/s}^2$. Com a nova, $a_2=\dfrac{20^2}{2\cdot250}=0{,}80\text{ m/s}^2$. A diferença é $0{,}80-0{,}50=0{,}30\text{ m/s}^2$.

O que importa é a velocidade do projétil em relação ao avião, que é a diferença entre as velocidades de cada um em relação ao solo: $v_{rel}=v_{proj}-v_{avião}$.

Para o projétil parecer parado ao lado do piloto, essa velocidade relativa tem de ser nula: os dois se movem no mesmo sentido e com velocidades de mesmo valor. Em sentidos opostos, a velocidade relativa seria a soma dos módulos, e o projétil passaria muito rápido para ser apanhado.

A luz se propaga ao longo da fibra por sucessivas reflexões na fronteira entre o núcleo e o revestimento. Para que ela fique confinada no núcleo, sem perdas pelo revestimento, a reflexão deve ser total.

A reflexão interna total só ocorre quando a luz passa de um meio de maior índice de refração para outro de menor índice, e com ângulo de incidência maior que o ângulo limite, $\operatorname{sen}\theta_L=\dfrac{n_{rev}}{n_{núcleo}}$. Logo, o núcleo deve ter índice de refração maior que o do revestimento.

Para $100\text{ cm}^3$ da mistura com a fração máxima de água, há $4{,}9\text{ cm}^3$ de água e $95{,}1\text{ cm}^3$ de álcool anidro.

A massa total é $4{,}9\cdot1{,}00+95{,}1\cdot0{,}80=4{,}9+76{,}08=80{,}98\text{ g}$, e a densidade é $\rho=\dfrac{m}{V}=\dfrac{80{,}98}{100}\approx0{,}81\text{ g/cm}^3$.

O efeito de girar o parafuso depende do momento da força, $M=F\,d$, em que $d$ é o braço da alavanca. Nos modelos 2 e 3, a pessoa aplica uma única força, e com uma mesma força $F$ obtém $M_2=F\cdot0{,}30$ e $M_3=F\cdot0{,}25$.

No modelo 1, em cruz, as duas mãos aplicam forças de mesmo módulo e sentidos opostos em braços opostos, o que forma um binário de forças. O momento do binário é $F$ vezes a distância entre as linhas de ação, ou seja, $M_1=F\cdot(0{,}20+0{,}20)=F\cdot0{,}40$, maior que nos outros modelos. Além disso, um binário não produz força resultante sobre o eixo da roda, só rotação.

O calor do Sol chega à Terra pelo espaço vazio, sem meio material, e por isso se propaga por irradiação, ou seja, por ondas eletromagnéticas.

As luvas funcionam como isolante térmico: o material delas dificulta a condução de calor entre a mão e o ar frio, ou entre a mão e objetos frios que ela toca. A fala do segundo personagem, assim, se refere à condução. A convecção ocorre em fluidos, com correntes de matéria, e não aparece nas falas.

No harmônico fundamental, a corda de comprimento $L$ tem um ventre entre dois nós, ou seja, $L=\dfrac{\lambda}{2}$, e $\lambda=2L$. Se $L$ cai à metade, o comprimento de onda também cai à metade.

A velocidade da onda na corda, que depende da tração e da densidade linear, não muda. Pela equação fundamental, $v=\lambda\,f$, e então $f=\dfrac{v}{\lambda}$ é inversamente proporcional ao comprimento de onda: ao reduzir $\lambda$ à metade, a frequência dobra, passando de $440\text{ Hz}$ para $880\text{ Hz}$.

O ursinho descreve um movimento circular uniforme num plano horizontal. A sombra na parede é a projeção desse movimento sobre uma reta, e por isso a sombra se move em linha reta, ao longo da parede.

Se o ursinho está em $x=R\cos(\omega t)$ ao longo da direção da parede, a sombra tem posição $x(t)=R\cos(\omega t)$, que é a função horária de um movimento harmônico simples, de amplitude $R$ e velocidade angular $\omega$. A sombra vai e volta, com a velocidade variando, e não tem velocidade constante nem aceleração constante.

Um material é transparente quando deixa a luz atravessá-lo e conserva a imagem dos objetos do outro lado. No vidro, a energia dos fótons da luz visível, $E=h\,f$, não coincide com as energias que os elétrons podem absorver para passar a outros níveis, e por isso não ocorre absorção.

Sem absorção e sem espalhamento irregular, a luz segue em trajetórias regulares, com pequenos desvios por refração, o que preserva as imagens. Se a luz fosse absorvida, o vidro esquentaria e seria opaco, e se fosse espalhada em muitas direções ele seria translúcido, como um vidro fosco.

O decibel mede o nível sonoro, definido a partir da intensidade do som: $\beta=10\log\dfrac{I}{I_0}$. Limitar o nível sonoro é limitar a intensidade, que é a potência por unidade de área.

A intensidade de uma onda é proporcional ao quadrado da sua amplitude, $I\propto A^2$. Assim, a lei limita a amplitude da onda sonora. Altura, que se relaciona com a frequência, e timbre, que depende da forma da onda, são qualidades diferentes, e a velocidade do som no ar depende do meio, e não do volume.

Depois que o barbante é solto, cada esfera cai em queda livre, sujeita apenas ao seu peso. A força resultante, $P=m\,g$, é constante, e a aceleração é constante e igual a $g$.

Partindo do repouso, a esfera à altura $h$ chega ao chão em $t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}$. Se as distâncias entre esferas consecutivas crescem em progressão aritmética, as alturas das esferas são proporcionais a $1^2,2^2,3^2,\dots$ (distâncias proporcionais a $3,5,7,\dots$), e os tempos de chegada ao chão são proporcionais a $1,2,3,\dots$: os sons ocorrem em intervalos iguais. Isso só vale porque a aceleração é constante. A velocidade de cada esfera cresce com o tempo, e a energia mecânica de cada uma se conserva.

Em física, temperatura mede o grau de agitação das partículas de um corpo. Calor é a energia térmica que passa de um corpo para outro por causa de uma diferença de temperatura, isto é, energia térmica em trânsito.

Um corpo não “tem” calor: ele tem energia interna, e a quantidade de calor $Q$ aparece quando há troca de energia, como em $Q=m\,c\,\Delta T$. Por isso, dizer que “hoje está calor” para dizer que a temperatura está alta usa a palavra “calor” num sentido diferente do científico.

O limite de velocidade em unidades do SI é $v=\dfrac{40}{3{,}6}\approx11{,}1\text{ m/s}$.

Para não passar do limite, o motorista deve levar pelo menos $\Delta t=\dfrac{\Delta s}{v}=\dfrac{2}{11{,}1}\approx0{,}18\text{ s}$ para percorrer a distância de $2\text{ m}$ entre os sensores. Um tempo menor corresponde a uma velocidade maior que $40\text{ km/h}$.

O enunciado informa que a frequência do campo elétrico das micro-ondas é igual à frequência natural de rotação das moléculas de água. Quando a frequência de uma força periódica coincide com a frequência natural de um sistema, ele absorve energia com máxima eficiência, e a amplitude de oscilação cresce: é a ressonância.

Com isso, as moléculas de água ganham energia de rotação, que se transfere às moléculas vizinhas na forma de energia térmica, e o alimento esquenta. Reflexão e refração mudam a direção da onda, e superposição e difração não dependem da igualdade entre as frequências.

O fenômeno descrito é o efeito fotoelétrico: fótons da luz, de energia $E=h\,f$, são absorvidos por elétrons do metal. Parte dessa energia, chamada função trabalho $\phi$, é usada para arrancar o elétron da superfície.

O restante aparece como energia cinética do elétron ejetado: $E_c=h\,f-\phi$. A energia radiante da luz é transformada, portanto, em energia cinética dos elétrons. Num poste, por exemplo, essa corrente de elétrons é detectada por um circuito que liga ou desliga a lâmpada.