Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
Acervo de Física · Medicina

FEMPAR 2011

Faculdade Evangélica Mackenzie do Paraná

4 questões de Física · Verdadeiro ou falso

Q32
Consumo de televisores e rendimento

Televisores de tela plana, computadores e outros dispositivos hi-tech vão gastar quase metade do total da eletricidade consumida nas casas britânicas em 2020. Segundo o estudo do Energy Saving Trust, esse tipo de equipamento vai ultrapassar os eletrodomésticos e a iluminação, tornando-se o principal “sorvedouro” de eletricidade em âmbito doméstico. As habitações dispõem comumente de mais de um televisor, e as pessoas compram telas cada vez maiores, que gastam mais energia. Em 2020, conforme explica o documento, os televisores em stand by vão consumir 1,4 % do total de eletricidade doméstica. Será necessário o equivalente a 14 centrais elétricas só para por em funcionamento televisores, computadores, DVDs, telefones sem fio, aparelhagens e outros equipamentos eletrônicos.

(Adaptado do disponível em: <http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=22601&op=all#cont>. Acesso em: 17 maio 2010)

Avalie as afirmativas sobre o consumo de energia elétrica de aparelhos hi-tech.

Ilustração original da questão 32 — FEMPAR 2011
a. Uma TV de plasma com potência 350 W consome em média 105 kWh por mês se ligada 10 horas por dia.
b. Se em 2020 o consumo médio mensal de uma residência britânica for de 300 kWh, espera-se, segundo o relatório divulgado, um gasto de 4,2 kWh por televisores em stand by, o que equivale, em joules, a 1,512 × 10⁷.
c. Um dos fatores que aumentam o gasto de energia elétrica dos aparelhos hi-tech é a redução do efeito joule, muito comum em aparelhos antigos.
d. Os motores elétricos existentes em aparelhos de DVD e Blu-ray são receptores que consomem energia elétrica e dissipam calor, em função da resistência elétrica. Quanto maior a resistência elétrica maior o rendimento do motor.
e. Os televisores de LED atendem às normas energy star, pois possuem um nível baixíssimo de consumo de energia – até 40% menor do que o das TVs de LCD do mesmo tamanho. Portanto, se uma TV de LCD ficar ligada 6 horas podemos, com o mesmo gasto de energia, ligar uma TV de LED de mesmo tamanho por 8,4 horas.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

V – V – F – F – F

Resolução

Na afirmativa a, considerando mês de trinta dias:

\[E=0{,}350\cdot10\cdot30=105\,kWh\]

A afirmativa é verdadeira.

Na afirmativa b:

\[E=0{,}014\cdot300=4{,}2\,kWh\]
\[E=4{,}2\cdot3{,}6\cdot10^6=1{,}512\cdot10^7\,J\]

A afirmativa b é verdadeira.

Reduzir perdas por efeito Joule não explica um aumento do gasto para o mesmo serviço. A afirmativa c é falsa.

No motor, as perdas resistivas são:

\[P_{J}=RI^2\]

Mantida a corrente, maior resistência aumenta essas perdas; não garante maior rendimento. A afirmativa d é falsa.

Se a potência do LED for 40% menor, ela vale 0,6 da potência do LCD. Para energias iguais:

\[P_{LCD}\cdot6=0{,}6P_{LCD}\cdot t\]
\[t=10\,h\]

Não são 8,4 h, portanto e é falsa. O texto diz “até 40%”: sem fixar a redução, também não existe um único tempo determinado.

Sequência: V – V – F – F – F.

Q33
Fontes de energia e custos de geração

O governo tem feito enorme esforço para viabilizar a construção da Usina de Belo Monte, no Rio Xingu. O assunto traz à tona a clássica discussão sobre a lógica da matriz energética brasileira. Afinal, as hidrelétricas são, de fato, a melhor opção para o País? Dados do Ministério de Minas e Energia avaliam que o potencial energético dos rios brasileiros pode chegar a 258.410 MW (megawatts), mas apenas 28,2% desse potencial é aproveitado. As grandes bacias hidrográficas (Amazonas, São Francisco e Paraná) cobrem aproximadamente 72% do território nacional e concentram 80% do volume de água do País, uma força hídrica que impressiona o mundo e sustenta a demanda por energia. Em entrevista a Exame, Silvio Areco, ex-diretor da Companhia Energética de São Paulo (CESP), comentou as vantagens da energia hidrelétrica no Brasil: além de limpa, é renovável e barata. Hidrelétricas como a de Belo Monte, por exemplo, podem gastar R$ 78,00 por MWh produzido, enquanto o valor para usinas eólicas é de R$ 150,00 e para usinas a gás é de R$ 200,00.

(Adaptado do disponível em: <http://portalexame.abril.com.br/meio-ambiente-e-energia/noticias/entenda-hidreletricas-dominam-matriz- energetica-brasileira-553035.html>. Acesso em: 25 ago, 2010)

Avalie as afirmativas sobre a produção de energia elétrica por hidrelétricas e sua relação com as demais fontes de energia.

Ilustração original da questão 33 — FEMPAR 2011
a. A construção de uma usina hidrelétrica produz impactos ambientais reversíveis, se comparados aos produzidos pela instalação de uma usina eólica.
b. Em relação às usinas eólicas, a economia por MWh produzido pela usina de Belo Monte, quando estiver pronta, será superior a 50%.
c. As usinas hidrelétricas transformam energia mecânica em elétrica, enquanto as usinas a gás transformam energia térmica em elétrica.
d. As usinas termoelétricas são as que mais poluem porque produzem óxido de enxofre, que reage com o oxigênio do ar e se torna um dos responsáveis pela chuva ácida.
e. A alta umidade do ar nas regiões próximas às hidrelétricas ocasiona maior amplitude térmica entre o dia e a noite.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – F – V – V – F

Resolução

A afirmativa a é falsa: o alagamento e a alteração de ecossistemas por barragens podem produzir efeitos duradouros ou irreversíveis. Não se pode declarar reversibilidade geral.

A economia da afirmativa b é:

\[\Delta C=150-78=72\,\text{reais/MWh}\]
\[\frac{\Delta C}{150}=0{,}48=48\%\]

O resultado é inferior a 50%, tornando b falsa.

Na hidrelétrica, energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética, rotação da turbina e eletricidade. Na usina a gás há energia química, calor, trabalho da turbina e eletricidade. A afirmativa c resume essas cadeias e é considerada verdadeira.

A afirmativa d está marcada verdadeira na cópia, mas a generalização exige ressalva: termelétricas que queimam combustíveis com enxofre podem emitir SO₂, que participa de reações atmosféricas formadoras de ácidos. A emissão depende do combustível e dos controles; não é correto atribuir o mesmo perfil a todas as termelétricas, incluindo gás natural ou nuclear.

A presença de grandes massas de água tende a moderar a amplitude térmica pela sua capacidade de armazenar calor. A afirmativa e é falsa no modelo pretendido.

A sequência reproduz as marcações históricas com essas condições explicitadas. Custos e projetos citados pertencem ao contexto da prova.

Sequência: F – F – V – V – F.

Q34
Sinais sem fio e comprimento de onda

Chega ao Brasil um equipamento que vai ampliar a utilidade dos aparelhos auditivos, somando um pouco de entretenimento. Isso graças à tecnologia wireless, que permite que os aparelhos interajam com tocadores de MP3 e celulares. A iniciativa diminui cada vez mais as restrições causadas pela deficiência auditiva. Agora, um usuário de auxiliares auditivos pode falar ao celular sem precisar pegá-lo com a mão, assim como pode ouvir as músicas de seu tocador de MP3 posicionado no bolso. O funcionamento é simples: com os aparelhos auditivos na orelha e um acessório parecido com um colar o usuário pode escutar músicas ou até mesmo falar ao telefone. No caso do MP3, o som é enviado via bluetooth a 2,5 GHz para o acessório no pescoço e convertido por uma tecnologia que transmite as informações para o aparelho auditivo. Além disso, os aparelhos possuem antena wireless interna com capacidade de enviar comandos sem fio a 5 GHZ entre si, da orelha direita para a esquerda e vice-versa, tornando mais equilibrada a amplificação e facilitando a vida do usuário.

(Adaptado do disponível em: <http://tecnologia.terra.com.br/noticias/0,,OI4762706-EI12882,00- Aparelhos+auditivos+que+interagem+com+MP+chegam+ao+Pais.html>. Acesso em: 31 out. 2010)

Sobre a transmissão de sinais via bluetooth e wireless, avalie as afirmativas.

Ilustração original da questão 34 — FEMPAR 2011
a. Como a frequência de transmissão via wireless é maior que a via bluetooth, teremos, no vácuo, uma velocidade maior para o sinal enviado por wireless.
b. Uma onda sonora produzida por buzina de carro tem velocidade menor que o sinal enviado de uma orelha para outra, via wireless.
c. Para uma onda enviada via bluetooth, estima-se no ar um comprimento de onda superior a 0,1 m.
d. Quanto maior a frequência de transmissão via bluetooth, menor seria a capacidade de difratar, o que reduziria a capacidade de enviar o sinal de MP3 para o aparelho auditivo.
e. Os sinais enviados por bluetooth e wireless não podem ser polarizados, pois são ondas longitudinais.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – V – V – V – F

Resolução

Os dois sinais de rádio são ondas eletromagnéticas. No vácuo, ambos se propagam a c, independentemente dessas frequências. A afirmativa a é falsa.

O som no ar se propaga a algumas centenas de metros por segundo, muito menos que o sinal eletromagnético. A afirmativa b é verdadeira.

Para 2,5 GHz:

\[\lambda=\frac{c}{f}\]
\[\lambda=\frac{3\cdot10^8}{2{,}5\cdot10^9}\]
\[\lambda=0{,}12\,m\]

O comprimento supera 0,1 m. A afirmativa c é verdadeira.

Para obstáculos de mesmo tamanho, frequências maiores correspondem a comprimentos de onda menores, geralmente com difração menos pronunciada. Esse é o modelo de d, considerada verdadeira; a cobertura de um enlace real depende também de outros fatores.

Ondas eletromagnéticas são transversais e podem ser polarizadas. A afirmativa e é falsa.

Bluetooth é também uma tecnologia wireless. O enunciado usa os nomes para diferenciar os dois enlaces descritos, não para definir categorias físicas distintas.

Sequência: F – V – V – V – F.

Q35
Umidade relativa e evaporação

Umidade do ar chega perto dos 20% e SP entra em alerta

É o 3º dia consecutivo que a Defesa Civil coloca cidade em alerta. Previsão para os próximos dias é que o tempo continue seco.

A Defesa Civil decretou estado de alerta às 12h30 desta quarta-feira (25) por causa da baixa umidade do ar na capital paulista, que está perto ou abaixo dos 20%. Os baixos índices de umidade do ar registrados nos últimos dias têm colocado a capital paulista em constante estado de alerta. O objetivo é informar a população sobre os problemas causados pelo tempo seco e divulgar medidas preventivas para minimizar danos à saúde. A Defesa Civil recomenda que a pessoa evite atividades ao ar livre, exposição ao sol entre as 10 e 17 horas e exercícios entre as 11 e 15 horas. É preciso beber bastante líquido para evitar a desidratação. Em São Paulo, o tempo deve continuar quente e seco pelo menos até domingo.

(Disponível em: <http://g1.globo.com/sao-paulo/noticia/2010/08/umidade-do-ar-chega-perto-dos-20- e-sp-entra-em-alerta.html>. Acesso em: 28 ago, 2010)

Sobre os fenômenos relacionados à umidade do ar, julgue as afirmações a seguir.

Ilustração original da questão 35 — FEMPAR 2011
a. Quando ocorre redução da umidade relativa do ar, aumenta a velocidade de evaporação, pois a pressão do ar é maior que a pressão máxima de vapor para essa temperatura.
b. Um expediente que ameniza os efeitos do ar seco é estender uma toalha molhada no ambiente: quanto maior a área de contato do líquido com o ar maior será a velocidade de evaporação.
c. Quanto maior for a temperatura de um líquido menor será a energia das moléculas que se encontram próximas à superfície; logo, menor será a velocidade de evaporação.
d. A energia necessária para vaporizar 1 g de água, em condições normais, é maior do que a necessária para fundir 1 g de gelo, nas mesmas condições normais.
e. Locais com muita umidade no ar não causam transtorno, pois facilitam a perda de calor do corpo por sudorese.

Marcações V/F presentes na cópia fornecida, conferidas na revisão TEF.

F – V – F – V – F

Resolução

A umidade relativa compara a pressão parcial do vapor de água à pressão de saturação na mesma temperatura.

\[UR=\frac{p_v}{p_{sat}}\cdot100\%\]

Ar menos úmido favorece evaporação, mas não porque a pressão total do ar supera a pressão máxima de vapor. A justificativa torna a afirmativa a falsa.

Mantidas as demais condições, maior área exposta favorece maior taxa total de evaporação. A afirmativa b é verdadeira.

Aumentar a temperatura eleva a energia cinética média molecular e tende a favorecer a evaporação. A afirmativa c é falsa.

Os valores usuais para a água são aproximadamente:

\[L_v\approx540\,cal/g\]
\[L_f\approx80\,cal/g\]

A vaporização exige mais energia por grama que a fusão, tornando d verdadeira. Esses valores correspondem às respectivas temperaturas de mudança de fase a pressão atmosférica.

Alta umidade dificulta a evaporação do suor e a retirada de calor do corpo por esse mecanismo. A afirmativa e é falsa.

Sequência: F – V – F – V – F.

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