ENEM · 2016 · 2ª Aplicação — Questões de Física comentadas

O texto descreve a convecção: o ar mais quente se dilata, fica menos denso e sobe; o ar mais frio fica mais denso e desce.

Com o aparelho na parte alta, o ar frio que ele sopra desce naturalmente, enquanto o ar quente, que se acumula no alto, é puxado de volta para o aparelho. Forma-se uma circulação espontânea que mistura o ar do cômodo e uniformiza a temperatura, sem exigir mais trabalho do aparelho.

O posicionamento não altera a umidade, a condução para fora nem a quantidade de calor retirada pelo aparelho por segundo; o ganho está na facilidade da circulação das correntes de ar.

O capacitor que substitui o par deve ter a capacitância equivalente da associação em série. Em série, somam-se os inversos das capacitâncias: $\dfrac{1}{C_{eq}}=\dfrac{1}{C_1}+\dfrac{1}{C_2}$.

Com $C_1=3\text{ }\mu\text{F}$ e $C_2=7\text{ }\mu\text{F}$: $C_{eq}=\dfrac{C_1\cdot C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{3\cdot7}{3+7}=2{,}1\text{ }\mu\text{F}$.

Note que a capacitância equivalente em série é sempre menor que a menor das capacitâncias, o que permite descartar de imediato os valores $10$ e $21$.

A potência dissipada pelo suor é $20\%$ de $120\text{ W}$, ou seja, $24\text{ W}$. Em duas horas ($7200\text{ s}$), a energia retirada pela evaporação é $E=24\cdot7200=172\,800\text{ J}$.

Convertendo para calorias, com $1\text{ cal}=4\text{ J}$: $Q=\dfrac{172\,800}{4}=43\,200\text{ cal}$.

Essa energia vaporiza uma massa $m$ de água com calor latente $L=540\text{ cal/g}$: $m=\dfrac{Q}{L}=\dfrac{43\,200}{540}=80\text{ g}$, que é a quantidade a repor.

Com densidade $1{,}00\text{ g/mL}$, $500\text{ mL}$ de soro têm massa de $500\text{ g}$.

Como a concentração é $0{,}90\%$ em massa, a massa de sal é $0{,}90\%$ de $500\text{ g}$: $m=\dfrac{0{,}90}{100}\cdot500=4{,}5\text{ g}$.

A corrente é máxima quando a potência é máxima. Com $P=U\cdot i$, na maior potência do chuveiro: $i=\dfrac{6800}{220}\approx30{,}9\text{ A}$.

O disjuntor não pode desarmar em uso normal, então precisa suportar essa corrente com uma folga. Acrescentando a tolerância de $10\%$, obtém-se $1{,}1\cdot30{,}9\approx34\text{ A}$.

Entre os valores comerciais apresentados, o menor que atende a essa exigência é $35\text{ A}$. Os valores de $20$ e $25\text{ A}$ desarmariam, e $30\text{ A}$ ficaria abaixo da corrente de pico do chuveiro; $40\text{ A}$ superdimensionaria a proteção.

Cada batimento corresponde a um pico do registro. No intervalo de $0$ a $6\text{ s}$ há três picos, e o intervalo entre picos sucessivos é de cerca de $1{,}9\text{ s}$.

A frequência é o inverso do período: $f=\dfrac{1}{1{,}9}\approx0{,}53\text{ Hz}$, isto é, cerca de $32$ batimentos por minuto (três batimentos em $6\text{ s}$ equivalem a aproximadamente $30$ por minuto).

Esse valor está bem abaixo do intervalo normal de $60$ a $100$ batimentos por minuto; a frequência cardíaca é menor que o valor ideal.

As setas do diagrama mostram a sequência do ciclo. De A para B, o volume aumenta à pressão constante: é a admissão da mistura ar/combustível. De B para C, a mistura é comprimida, com aumento da pressão e redução do volume.

A combustão é uma explosão muito rápida, que eleva a pressão sem tempo para o êmbolo se mover: no diagrama, é o trecho de C para D, vertical, a volume constante. Portanto, a centelha deve saltar ao fim da compressão, no ponto em que esse aumento de pressão começa.

Depois, de D para E, os gases se expandem e realizam trabalho; de E para B a pressão cai e, de B para A, ocorre o escape.

Um filtro polarizador deixa passar a luz cujo campo elétrico oscila na direção do seu eixo de polarização e bloqueia a luz polarizada na direção perpendicular a esse eixo.

A luz refletida na poça tem polarização horizontal. Para bloqueá-la, o eixo de polarização das lentes deve ser vertical, de modo que a luz horizontal fique perpendicular ao eixo e seja absorvida, enquanto a luz com outras polarizações, que forma a imagem do ambiente, continua passando.

As lentes com linhas verticais em ambos os olhos fazem isso. As lentes com eixos horizontais deixariam passar justamente a luz que ofusca, as inclinadas bloqueiam apenas parte dela, e as misturas de orientações entre os olhos ou sem filtro não resolvem o problema.

A impossibilidade de rendimento de $100\%$ é uma consequência da segunda lei da Termodinâmica: nos processos reais, a entropia total do universo aumenta.

Parte do calor retirado da fonte quente precisa ser rejeitada para a fonte fria, e essa rejeição é o que garante o aumento da entropia exigido pela natureza. Por isso nenhuma máquina térmica converte todo o calor em trabalho.

Realizar trabalho mecânico é a própria finalidade da máquina, e transformações adiabáticas não impedem o rendimento total. A energia se conserva (primeira lei) e, se a máquina funcionasse à temperatura da fonte quente, não haveria fluxo de calor.

Em Física, calor é energia térmica em trânsito, que flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Calor não é uma propriedade armazenada nos corpos, e temperatura não é uma coisa que se transfere.

Por isso, a roupa não “esquenta” a pessoa: ela é um isolante que reduz a perda de calor do corpo para o ambiente. E o frio não “entra” pela janela: é o calor da sala que sai por ela, em direção ao ambiente externo mais frio.

As alternativas que tratam calor como algo contido nos corpos, ou como “forma de temperatura”, reproduzem o erro conceitual em vez de corrigi-lo.

Pela primeira lei de Newton, sem força resultante, o asteroide teria trajetória retilínea com velocidade constante. A trajetória do desenho é curva: o asteroide muda de direção ao passar perto da Terra.

Mudar a direção da velocidade significa ter aceleração com componente perpendicular a ela, e isso exige uma força resultante cuja direção seja diferente da direção da velocidade. Aqui, essa força é a atração gravitacional da Terra.

Uma força no mesmo sentido ou no sentido contrário ao da velocidade só alteraria o módulo da velocidade, sem curvar a trajetória, e a ausência de resistência do ar ou de gravidade levaria a uma trajetória retilínea.

O custo por quilômetro é o preço da unidade dividido pela distância percorrida com ela: $\text{custo}=\dfrac{\text{preço}}{\text{consumo}}$.

Eletricidade: $\dfrac{0{,}40}{6}\approx0{,}067$. Gasolina: $\dfrac{2{,}70}{13}\approx0{,}208$. Diesel: $\dfrac{2{,}10}{12}=0{,}175$. Etanol: $\dfrac{2{,}10}{9}\approx0{,}233$. Gás natural: $\dfrac{1{,}60}{13}\approx0{,}123$, todos em R$/km.

O maior valor é o do etanol. Note que o preço por litro do etanol é igual ao do diesel, e o que o torna mais caro por quilômetro é o menor rendimento.

A altura de um som é determinada pela frequência: quanto mais agudo o som, maior a frequência. Como a nota si é a mais alta da oitava, ela tem a maior frequência.

No ar, a velocidade do som é a mesma para todas as notas, e $v=\lambda f$. Com $v$ constante, maior frequência significa menor comprimento de onda; logo a nota si é a de menor comprimento de onda.

Amplitude e intensidade dependem de quão forte o som é produzido, não da nota, e a velocidade não varia entre as notas no mesmo meio.

O tempo de queda depende apenas do movimento vertical. Sem resistência do ar, cada moto está sob a ação somente do peso, e a aceleração vertical é $a=\dfrac{mg}{m}=g$, independentemente da massa.

Como as duas partem da mesma altura com velocidade vertical inicial nula e têm a mesma aceleração $g$, gastam o mesmo tempo para chegar ao solo: $t=\sqrt{2h/g}$.

A inércia, a força resultante (o peso) e a quantidade de movimento são diferentes, pois as massas são diferentes. A velocidade horizontal igual determina o alcance, mas não o instante da chegada ao solo.

A balança de braços iguais compara massas e está em equilíbrio, de modo que $m=0{,}50+0{,}50=1{,}0\text{ kg}$, independentemente do valor de $g$.

A balança de força mede o peso: indica $P=4{,}0\text{ N}$ na Lua, onde $g=1{,}6\text{ m/s}^2$. Logo, $M=\dfrac{P}{g}=\dfrac{4{,}0}{1{,}6}=2{,}5\text{ kg}$.

A razão pedida é $\dfrac{M}{m}=\dfrac{2{,}5}{1{,}0}=2{,}5$.

A potência elétrica da lâmpada LED é $P=U\cdot i=12\cdot0{,}45=5{,}4\text{ W}$.

Como a incandescente, de $60\text{ W}$, produz a mesma quantidade de luz, a redução da potência é $60-5{,}4=54{,}6\text{ W}$. Cuidado para não confundir a potência da LED ($5{,}4\text{ W}$) com a redução obtida.