ENEM 2021 | 2ª Aplicação — Questões de Física comentadas — Método TEF
2º dia · Caderno 6 Cinza · Ciências da Natureza · 14 questões de Física: Q91, Q96, Q97, Q99, Q100, Q101, Q108, Q120, Q121, Q122, Q124, Q125, Q133 e Q135.
Q91
Ondas — Ondas Eletromagnéticas — Micro-ondas
O quadro apresenta especificações técnicas de um forno de micro-ondas. Entre elas estão:
Grandeza
Valor
Consumo de energia
$127\text{ V}$, $60\text{ Hz}$, $1200\text{ W}$
Potência máxima
$700\text{ W}$
Frequência operacional
$2450\text{ MHz}$
Utiliza-se esse equipamento para descongelar um alimento durante $15\text{ min}$, em potência máxima.
Durante o descongelamento, a frequência da onda eletromagnética que aquece o alimento e a quantidade aproximada de energia fornecida para aquecê-lo são, respectivamente:
A)$2450\text{ MHz}$ e $630\text{ kJ}$.
B)$2450\text{ MHz}$ e $114\text{ kJ}$.
C)$2390\text{ MHz}$ e $630\text{ kJ}$.
D)$60\text{ Hz}$ e $114\text{ kJ}$.
E)$60\text{ Hz}$ e $127\text{ kJ}$.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
A radiação usada no aquecimento tem a frequência operacional indicada: $2450\text{ MHz}$.
A densidade é uma propriedade que relaciona massa e volume de um material. Um estudante determinou a massa de uma amostra sólida desconhecida, obtendo $27{,}8\text{ g}$. Em seguida, utilizou uma proveta com água para determinar seu volume, conforme a figura. Considere a densidade da água igual a $1\text{ g/mL}$.
A densidade da amostra obtida, em $\text{g/mL}$, é mais próxima de:
A)0,36.
B)0,56.
C)0,62.
D)0,79.
E)2,78.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
E
Resolução
A água passa de aproximadamente $35\text{ mL}$ para $45\text{ mL}$, então o volume da amostra é $10\text{ mL}$.
$\rho=\dfrac{27{,}8}{10}=2{,}78\text{ g/mL}$.
Alternativa E.
Q97
Termologia — Transferência de Calor — Condução Térmica
Alguns recipientes de cozinha apresentam condutividade térmica apropriada para acondicionar e servir alimentos. O quadro contém a condutividade térmica $k$ de diferentes materiais.
Material
$k$ $(\text{kcal}/\text{h m }^\circ\text{C})$
I — Cobre
332,0
II — Alumínio
175,0
III — Ferro
40,0
IV — Vidro
0,65
V — Cerâmica
0,40
Considerando recipientes de mesma espessura, qual material é recomendado para manter o alimento aquecido por maior intervalo de tempo?
A)I.
B)II.
C)III.
D)IV.
E)V.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
E
Resolução
Para reduzir a transferência de calor, deve-se escolher o material de menor condutividade térmica.
O menor valor é o da cerâmica: $k=0{,}40$.
Alternativa E.
Q99
Eletricidade — Energia Elétrica — Geração Fotovoltaica
Na Alemanha, células solares com eficiência média de $15\%$ ocupavam uma área estimada de $170\text{ km}^2$. No cinturão solar brasileiro, a irradiância pode atingir $2200\text{ kWh/m}^2$ anuais. Considere ainda consumo médio residencial da ordem de $2000\text{ kWh}$ anuais.
O número de residências, em milhões, que poderiam ser abastecidas se fossem instalados, no cinturão solar brasileiro, painéis solares com área e eficiência equivalentes aos utilizados na Alemanha é mais próximo de:
A)2,3.
B)15.
C)28.
D)56,1.
E)187.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
C
Resolução
A energia solar recebida anualmente é $2200\cdot170\times10^6\text{ kWh}$.
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e Corrente
Serão instalados dois chuveiros elétricos que podem ser ligados simultaneamente, cada um com consumo de $5{,}5\text{ kW}$. A tensão disponível é $220\text{ V}$. Deve ser escolhido o cabo de menor área que suporte a corrente total.
Área de seção reta $(\text{mm}^2)$
Corrente máxima $(\text{A})$
0,5
12
1,5
23
2,5
31
6,0
54
16,0
100
A área de seção reta do cabo, em $\text{mm}^2$, deve ser:
A)0,5.
B)1,5.
C)2,5.
D)6,0.
E)16,0.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
D
Resolução
Para cada chuveiro:
$i=\dfrac{P}{U}=\dfrac{5500}{220}=25\text{ A}$.
Dois ligados simultaneamente exigem $50\text{ A}$.
O menor cabo da tabela que suporta pelo menos $50\text{ A}$ é o de $6{,}0\text{ mm}^2$, limitado a $54\text{ A}$.
Alternativa D.
Q101
Mecânica — Hidrodinâmica — Vazão
Para gerar energia elétrica em uma hidrelétrica é necessário integrar a vazão do rio, a quantidade de água disponível e os desníveis do relevo. Em uma unidade a fio-d’água, a geração ocorre com o fluxo de água do rio, com mínimo ou nenhum acúmulo do recurso hídrico.
Em uma região existem rios com potencial para geração de energia. No intuito de construir uma unidade a fio-d’água, a principal grandeza física desses rios que deve ser observada é o(a):
A)velocidade de correnteza maior.
B)deslocamento vertical do relevo maior.
C)área de seção transversal do leito menor.
D)volume de água por unidade de tempo menor.
E)quantidade de massa de água por unidade de tempo menor.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
Uma usina a fio-d’água depende diretamente da energia transportada pelo escoamento. Entre as alternativas, a condição favorável é maior velocidade da correnteza.
As opções D e E indicam menor vazão, o que reduziria a potência disponível.
Alternativa A.
Q108
Ondas — Acústica — Harmônicos e Timbre
As notas musicais são formadas pela superposição de várias ondas senoidais. A figura apresenta três componentes harmônicas e a composição resultante, construídas na mesma escala, para um instrumento sonoro.
Essas componentes harmônicas apresentam iguais:
A)amplitude e velocidade.
B)amplitude e frequência.
C)frequência e velocidade.
D)amplitude e comprimento de onda.
E)frequência e comprimento de onda.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
Pela figura, as três componentes têm a mesma amplitude, embora tenham frequências diferentes.
Como todas se propagam no mesmo meio, possuem a mesma velocidade de propagação.
Alternativa A.
Q120
Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de Energia Elétrica
Um ferro elétrico apresenta potência de $750\text{ W}$ e é utilizado, em média, $30\text{ min}$ por dia, durante 30 dias.
Qual é o valor mais próximo do consumo mensal de energia desse eletrodoméstico, em $\text{kWh}$?
A)0,87.
B)1,73.
C)3,45.
D)11,3.
E)22,5.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
D
Resolução
$750\text{ W}=0{,}75\text{ kW}$.
O tempo total é $0{,}5\cdot30=15\text{ h}$.
$E=0{,}75\cdot15=11{,}25\text{ kWh}$, valor mais próximo de $11{,}3\text{ kWh}$.
Alternativa D.
Q121
Eletricidade — Eletrodinâmica — Amperímetro e Voltímetro
Uma bateria real possui resistência interna $r$ e fornece tensão efetiva $V$ inferior à sua força eletromotriz. Para avaliar sua carga, deseja-se medir a corrente $i$ quando ligada a uma resistência $R$ e a tensão efetiva $V$.
De posse de um voltímetro, de um amperímetro e de uma resistência-teste $R$, a configuração adequada é:
A)Configuração A.
B)Configuração B.
C)Configuração C.
D)Configuração D.
E)Configuração E.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
A corrente deve ser medida com o amperímetro em série com $R$.
A tensão efetiva deve ser medida pelo voltímetro em paralelo com os terminais da carga/bateria.
A configuração que satisfaz simultaneamente essas duas condições é a A.
Alternativa A.
Q122
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência Elétrica
Um conjunto de 30 lâmpadas idênticas é ligado em uma rede de $120\text{ V}$, resultando em corrente total de $4{,}5\text{ A}$. Ao retirar qualquer lâmpada, um terço das demais não acende.
Qual a potência nominal de cada lâmpada?
A)$4\text{ W}$.
B)$18\text{ W}$.
C)$55\text{ W}$.
D)$180\text{ W}$.
E)$540\text{ W}$.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
B
Resolução
A potência total do conjunto é:
$P_{total}=Ui=120\cdot4{,}5=540\text{ W}$.
O comportamento ao retirar uma lâmpada indica ramos idênticos; as 30 lâmpadas idênticas operam com a mesma potência.
$P_{lamp}=\dfrac{540}{30}=18\text{ W}$.
Alternativa B.
Q124
Mecânica — Dinâmica — Massa e Peso
A balança de braços iguais (A) mede por comparação com massas de referência. A balança de plataforma (B) determina a massa indiretamente pela força de compressão aplicada pelo corpo sobre a plataforma. Ambas foram calibradas na superfície terrestre para indicar $5{,}0\text{ kg}$.
Situação 1: superfície lunar, com $g=1{,}6\text{ m/s}^2$. A balança A fornece $m_1$ e a B, $m_2$.
Situação 2: interior de um elevador subindo com aceleração de módulo $2\text{ m/s}^2$. A balança A fornece $m_3$ e a B, $m_4$.
Os resultados esperados são:
A)$m_1=5{,}0\text{ kg}$ e $m_2<5{,}0\text{ kg}$; $m_3=5{,}0\text{ kg}$ e $m_4>5{,}0\text{ kg}$.
B)$m_1=5{,}0\text{ kg}$ e $m_2=5{,}0\text{ kg}$; $m_3=5{,}0\text{ kg}$ e $m_4=5{,}0\text{ kg}$.
C)$m_1<5{,}0\text{ kg}$ e $m_2<5{,}0\text{ kg}$; $m_3=5{,}0\text{ kg}$ e $m_4=5{,}0\text{ kg}$.
D)$m_1=5{,}0\text{ kg}$ e $m_2=5{,}0\text{ kg}$; $m_3<5{,}0\text{ kg}$ e $m_4<5{,}0\text{ kg}$.
E)$m_1<5{,}0\text{ kg}$ e $m_2=5{,}0\text{ kg}$; $m_3>5{,}0\text{ kg}$ e $m_4=5{,}0\text{ kg}$.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
A balança A compara massas, por isso indica $5{,}0\text{ kg}$ tanto na Lua quanto no elevador.
Na Lua, a força de compressão é menor; a balança B, calibrada na Terra, indica menos que $5{,}0\text{ kg}$.
No elevador acelerando para cima, a força normal é maior que $mg$; a balança B indica mais que $5{,}0\text{ kg}$.
Alternativa A.
Q125
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão Bidimensional
Um carro colidiu com uma van em um cruzamento a $90^\circ$. A van tem massa duas vezes maior que o carro. Depois da colisão, os dois veículos permaneceram grudados e se deslocaram a um ângulo de $45^\circ$ com a direção de suas velocidades iniciais. A velocidade da van imediatamente antes da colisão era $40\text{ km/h}$.
Qual o módulo da velocidade do carro, em $\text{km/h}$, imediatamente antes da colisão?
A)20.
B)$20\sqrt{2}$.
C)40.
D)$40\sqrt{2}$.
E)80.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
E
Resolução
Se a massa do carro é $m$, a massa da van é $2m$.
Após a colisão, a direção é $45^\circ$, então as componentes do momento resultante nas duas direções têm o mesmo módulo.
Logo:
$m v_{carro}=2m\cdot40$.
$v_{carro}=80\text{ km/h}$.
Alternativa E.
Q133
Ondas — Ondas Eletromagnéticas — Velocidade de Propagação
Quando a sonda New Horizons atingiu sua máxima aproximação de Plutão, a distância até a Terra era de aproximadamente $5$ bilhões de quilômetros. As imagens eram enviadas por sinal de rádio, que se propaga aproximadamente à velocidade da luz, $3\times10^8\text{ m/s}$.
O valor mais próximo do tempo decorrido entre o envio de uma imagem pela sonda e sua recepção na Terra é:
A)$4{,}6\times10^3\text{ s}$.
B)$9{,}3\times10^3\text{ s}$.
C)$1{,}6\times10^1\text{ s}$.
D)$1{,}7\times10^4\text{ s}$.
E)$3{,}4\times10^4\text{ s}$.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
Física Moderna — Física Nuclear — Radiações Ionizantes
As radiações ionizantes possuem energia suficiente para arrancar elétrons de átomos. Considere os seguintes tipos:
Radiação
Massa (u.m.a.)
Carga
Gama
0
0
Raios X
0
0
Alfa
4
+2
Elétrons
1/2000
−1
Nêutrons
1
0
Para uma mesma intensidade de radiação, a que tem o menor poder de penetração em tecidos é a radiação:
A)alfa.
B)gama.
C)raios X.
D)elétrons.
E)nêutrons.
Gabarito — ENEM 2021 — 2ª Aplicação — Caderno 6 Cinza
A
Resolução
A partícula alfa tem massa relativamente grande e carga $+2$. Por isso interage fortemente com a matéria, perde energia em pequena distância e apresenta baixo poder de penetração.
