ENEM · 2020 · 1ª Aplicação — Questões de Física comentadas — Método TEF

Quando a válvula começa a soltar vapor, a panela já chegou à pressão de trabalho. A partir daí, a temperatura da água fica praticamente travada no novo ponto de ebulição (acima de $100\,^\circ\text{C}$), porque a válvula libera o excesso de vapor.

Então, fogo alto nessa hora não cozinha mais rápido: a energia extra só vira mais vapor saindo pela válvula. Baixar a chama mantém o cozimento igual e evita gastar gás à toa.

Repare que a alternativa A parece tentadora, mas a válvula existe justamente para limitar a pressão; o motivo prático de baixar o fogo é economia.

O fone tem um microfone que "escuta" o ruído de fora. O circuito gera, então, uma onda sonora igual a esse ruído, só que invertida (em oposição de fase).

Quando as duas ondas se somam no ouvido, a crista de uma cai sobre o vale da outra e elas se anulam. Isso é interferência destrutiva.

Não é absorção: o fone não "engole" o som, ele cancela o som com outro som.

Os quatro resistores são iguais e estão em série com a fonte de $12\text{ V}$, então a tensão se divide igualmente: cada resistor fica com $3\text{ V}$.

Para ter $9\text{ V}$ precisamos de três resistores seguidos, ou seja, ligar o equipamento entre B e E.

A corrente no equipamento vem da lei de Ohm:

$i=\dfrac{U}{R}=\dfrac{9}{10\,000}=9\times10^{-4}\text{ A}=0{,}9\text{ mA}$.

Um detalhe: como a resistência do equipamento ($10\text{ k}\Omega$) é muito maior que a do trecho em que ele é ligado ($300\ \Omega$), ele quase não altera a divisão de tensão. Por isso podemos usar os $9\text{ V}$ sem medo.

A bomba atômica funciona por fissão nuclear: um nêutron atinge um núcleo pesado (urânio-235 ou plutônio-239), o núcleo se parte em dois menores e libera energia e mais nêutrons.

Esses novos nêutrons partem outros núcleos, que liberam mais nêutrons, e assim por diante: é a reação em cadeia. Os fragmentos da fissão são radioativos, e é daí que vem a poeira radioativa citada no texto.

Fusão de hidrogênio é o princípio da bomba de hidrogênio, não da bomba atômica comum.

Se o aquecedor de $50\text{ W}$ está ajustado para repor exatamente o que o aquário perde, então o aquário perde $50\text{ J}$ a cada segundo. Desligando por 1 hora:

$Q=P\,\Delta t=50\cdot3600=180\,000\text{ J}=180\text{ kJ}$.

São $50\text{ L}$ de água, ou seja, $50\text{ kg}$. Pelo calor sensível:

$180=50\cdot4{,}0\cdot\Delta T\ \Rightarrow\ \Delta T=0{,}9\ ^\circ\text{C}$.

Cuidado com as unidades: o calor específico está em kJ, então deixei a energia em kJ também.

Primeiro, qual deve ser a corrente de fuga? A bateria tem $60\text{ Ah}$ e se esgota em 5 dias, isto é, em $5\cdot24=120\text{ h}$:

$i=\dfrac{60\text{ Ah}}{120\text{ h}}=0{,}5\text{ A}$.

Segundo, como ligar o amperímetro? Ele mede a corrente que passa por dentro dele, então precisa entrar em série no circuito, interrompendo o caminho da corrente. Amperímetro em paralelo com a bateria seria praticamente um curto-circuito.

O esquema com o amperímetro em série e leitura de $0{,}5\text{ A}$ é o B.

Assim que a bolinha sai da mesa, os dois movimentos se separam:

• na horizontal, nada a acelera (desprezando o ar), então ela avança sempre com a mesma velocidade $V_0$;

• na vertical, ela parte com velocidade zero e vai caindo cada vez mais rápido por causa da gravidade.

O resultado é um arco de parábola que começa "deitado" (tangente horizontal na borda da mesa) e vai ficando cada vez mais inclinado para baixo. Não existe trecho em linha reta horizontal depois da borda, nem queda vertical repentina.

A figura que mostra esse formato é a D.

Um tubo fechado em uma ponta só ressoa nos harmônicos ímpares: $f_n=n\dfrac{v}{4L}$, com $n=1,3,5,\dots$

Então, de uma ressonância para a seguinte, a frequência aumenta sempre o mesmo tanto:

$\Delta f=\dfrac{2v}{4L}=\dfrac{v}{2L}=\dfrac{360}{2\cdot30}=6\text{ Hz}$.

A próxima ressonância depois de $135\text{ Hz}$ é $135+6=141\text{ Hz}$.

Repare que $135\text{ Hz}$ não é a fundamental (que seria $3\text{ Hz}$): é só a menor frequência que o oscilador conseguiu medir. Por isso trabalhamos com o espaçamento entre ressonâncias, e não com a fórmula da fundamental.

A carroceria do carro é de metal, ou seja, condutora. Quando um raio atinge o carro, as cargas se espalham pela superfície externa da lataria e escoam para o solo, e o campo elétrico dentro dela fica praticamente nulo.

É a blindagem eletrostática (gaiola de Faraday). Por isso o carro precisa ter teto metálico: o conversível não forma a "gaiola".

Os pneus não protegem ninguém: um raio atravessa quilômetros de ar, e alguns centímetros de borracha não seguram essa descarga.

O volume de cada moeda é o quanto o nível da água sobe quando ela entra na proveta (lembrando que $1\text{ mL}=1\text{ cm}^3$):

$V_A=7-5=2$; $\ V_B=10-7=3$; $\ V_C=12-10=2$; $\ V_D=16-12=4$ (em $\text{cm}^3$).

Agora é só dividir massa por volume:

$\rho_A=\dfrac{26}{2}=13$; $\ \rho_B=\dfrac{27}{3}=9$; $\ \rho_C=\dfrac{10}{2}=5$; $\ \rho_D=\dfrac{36}{4}=9$ (em $\text{g/cm}^3$).

Só B e D batem com a densidade do cobre, $9\text{ g/cm}^3$.

Quem flutua num líquido é quem tem densidade menor que a dele. A solução tem $1{,}15\text{ g/mL}$.

Olhando a tabela, ficam abaixo disso: Ancylostoma ($1{,}06$), A. lumbricoides ($1{,}11$) e A. suum ($1{,}13$). Esses ovos sobem e são detectados.

Os ovos de S. mansoni ($1{,}18$) e T. saginata ($1{,}30$) são mais densos que a solução e afundam.

Vamos organizar o movimento. $72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$.

Fase acelerada: com $a=1\text{ m/s}^2$, o carro leva $20\text{ s}$ para chegar a $20\text{ m/s}$ e percorre $\dfrac{0+20}{2}\cdot20=200\text{ m}$.

Onde cada semáforo deve abrir: A, B e C estão a $500$, $1000$ e $1500\text{ m}$ de O. Eles abrem quando o carro está $100\text{ m}$ antes, isto é, nas posições $400$, $900$ e $1400\text{ m}$.

Tempo até cada posição: depois dos primeiros $200\text{ m}$ (em $20\text{ s}$), o carro anda a $20\text{ m/s}$ constantes. Faltam $200$, $700$ e $1200\text{ m}$, que levam $10$, $35$ e $60\text{ s}$.

Somando os $20\text{ s}$ iniciais: A abre em $30\text{ s}$, B em $55\text{ s}$ e C em $80\text{ s}$.

Na eletrização por atrito, o que passa de um corpo para o outro são elétrons. Um material "puxa" elétrons com mais facilidade que o outro: um fica com excesso (negativo) e o outro com falta (positivo).

Os prótons ficam presos no núcleo e não saem do lugar, e nenhuma carga é criada: ela só muda de corpo. Os pelos do gato ficam carregados com cargas de mesmo sinal, se repelem e por isso se arrepiam.

Pela lei de Faraday, a tensão induzida depende da rapidez com que o fluxo magnético muda: $\varepsilon=\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|$.

Se o gerador passa a girar mais depressa, o fluxo em cada bobina varia no mesmo tanto, mas em menos tempo. O resultado é mais tensão.

A alternativa A diz o contrário (girar mais devagar). A C e a B até aumentariam a tensão, mas falam de mudanças que não acontecem "sozinhas" durante o funcionamento: o ímã e a bobina continuam os mesmos. O que muda de forma inesperada num gerador é a velocidade de rotação.

Foi exatamente esse o experimento em que Herschel descobriu o infravermelho. Ele colocou termômetros ao longo das cores separadas pelo prisma e viu que a temperatura subia do violeta para o vermelho, e subia ainda mais logo depois do vermelho, numa região onde não se via luz nenhuma.

No esquema, o recipiente A está nessa região além do vermelho, onde chega o infravermelho. É ele que esquenta mais.

A geladeira é uma "bomba de calor": ela tira calor de dentro e joga fora pela grade traseira (o condensador). Nesse condensador, o gás refrigerante precisa perder calor para o ar e virar líquido.

Se o ar em volta estiver quente (fogão, sol, aquecedor), essa troca fica difícil, porque calor só flui do mais quente para o mais frio. Para conseguir liquefazer o refrigerante mesmo assim, o compressor precisa comprimir mais e trabalhar mais tempo. Resultado: mais consumo de energia.

O bolsão de ar está a $50\text{ m}$ de profundidade, e a pressão dele é a pressão da água nessa profundidade. O que interessa para a descompressão é quanto essa pressão passa da atmosférica:

$\Delta p=\rho g h=1000\cdot10\cdot50=5\times10^5\text{ Pa}=500\text{ kPa}$.

Levando $500\text{ kPa}$ ao gráfico, o tempo de descompressão indicado é de cerca de $60$ minutos.

Pressão é peso dividido por área: $P=\dfrac{mg}{A}$. Vamos ver o que acontece com cada um quando a torre fica 100 vezes menor em todas as direções:

• a área da base diminui $100^2=10^4$ vezes;

• o volume, e portanto a massa (mesmo material), diminui $100^3=10^6$ vezes.

O peso cai muito mais que a área. Assim, a pressão do modelo é $\dfrac{10^6}{10^4}=10^2$ vezes menor que a da torre real:

$\dfrac{P_{\text{torre}}}{P_{\text{modelo}}}=10^2$.

A altura de $324\text{ m}$ e a massa de $7300$ toneladas não são necessárias: a escala resolve tudo.