Questões de Física do ENEM

As células são as unidades básicas da vida. O entendimento do funcionamento delas é muito importante dos pontos de vista físico e químico, a fim de saber como funcionam os seres vivos e como eles reagem frente a diversos estímulos externos. Um dos avanços do ponto de vista físico foi à descoberta da existência de excesso de íons positivos, na parede externa, e excesso de íons negativos na parede interna da membrana celular. Essa descoberta indica que a membrana celular, se comporta, efetivamente, como um capacitor elétrico, que podemos chamar “capacitor celular”. Sabe-se, também, que a diferença de potencial elétrico entre as paredes da membrana de uma célula nervosa varia entre 55 mV e 100 mV, para animais de sangue quente. Suponha que o capacitor celular pode ser aproximado por um capacitor de placas paralelas e que a espessura da membrana celular é de 7 nm (1 nm = 10-9m). Escolha o item correto:

A condutividade elétrica é definida como o inverso da resistividade elétrica. A condutividade elétrica de um metal pode ser calculada usando a teoria quântica dos sólidos. Ela também pode ser medida em laboratório, de maneira muito simples, usando o arranjo experimental, mostrado, na figura abaixo. Assim, é possível verificar aspectos da teoria citada.

O voltímetro V registra a voltagem entre os pontos P e Q da barra B. A barra B usada na experiência tem um comprimento de 1,0 m entre os pontos que estão ligados ao voltímetro V e uma seção transversal quadrada de 2,0 cm de lado. As leituras no amperímetro A e no voltímetro V são 11,40 A e 0,5 mV, respectivamente. No circuito E representa a fem fornecida ao circuito. Escolha o item correto:

Na figura abaixo é mostrado a propagação de um feixe de luz (a) que incide sobre uma placa transparente de faces paralelas. Como consequência dessa incidência são originados outros feixes denominados (b), (c), (d), (e) e (f).

ALONSO, M., FINN, E. Física, Volumen II: Campos y Ondas, México, D. F.: Addison-Wesley Iberoamericana, 1985, p. 810. (com adaptações).

Análise as seguintes afirmações:

(I) Os raios (a) e (c) são paralelos.

(II) Os raios (f) e (e) não são paralelos.

(III) Os raios (f) e (e) são paralelos.

(IV) Os raios (a) e (c) não são paralelos.

(V) Os raios (b) e (d) são simétricos em relação a um eixo perpendicular à face inferior que passa pelo ponto P.

A esteira é o aparelho mais usado nas academias. As mais modernas possuem um computador com visor que informa o tempo, a distância, a velocidade, os batimentos cardíacos e as calorias gastas, entre outras funções.

Em uma academia de ginástica, uma jovem anda sobre uma esteira rolante horizontal que não dispõe de motor [figura ao lado], movimentando-a. O visor da esteira informa que ela andou a uma velocidade constante de 5,4 km/h e que, durante 30 minutos, foram consumidas 202,5 quilocalorias. Adote 1,0 cal = 4,0 J.

Acerca do assunto tratado no texto I, responda à seguinte situaçãoproblema: Qual é a distância, em km, percorrida pela jovem em relação à parte superior da esteira?

A esteira é o aparelho mais usado nas academias. As mais modernas possuem um computador com visor que informa o tempo, a distância, a velocidade, os batimentos cardíacos e as calorias gastas, entre outras funções.

Em uma academia de ginástica, uma jovem anda sobre uma esteira rolante horizontal que não dispõe de motor [figura ao lado], movimentando-a. O visor da esteira informa que ela andou a uma velocidade constante de 5,4 km/h e que, durante 30 minutos, foram consumidas 202,5 quilocalorias. Adote 1,0 cal = 4,0 J.

Ainda acerca do assunto tratado no texto I, responda à seguinte situação-problema: Considerando-se que a energia consumida pela esteira se deve ao trabalho desempenhado pela força (supostamente constante) que a jovem exerceu sobre a esteira para movimentá-la, como também à distância encontrada na questão anterior, a intensidade dessa força, em Newton(N), que a jovem exerce sobre a esteira, é:

Uma professora de física, com o propósito de verificar se as idéias que os seus alunos traziam sobre a queda dos corpos se aproximavam da idéia defendida por Aristóteles, ou se estavam mais de acordo com a de Galileu, criou um diálogo entre dois colegas, os quais discutiam sobre o motivo de os corpos caírem de forma diferente, um tentando convencer o outro de que sua idéia era a mais correta.

(Adapatado de Hülsendeger, M. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v.21, n.3, 2004)

A partir do diálogo criado pela professora, alguns alunos deram as seguintes explicações que ela transcreveu na lousa:

I - Concordo com o colega A, pois isto acontece porque os corpos têm densidades diferentes.

II - Concordo com o colega B, pois durante a queda os corpos sofrem a resistência do ar.

III - Concordo com o colega A, porque a diferença de tempo na queda dos corpos se deve à resistência imposta ao movimento pelo ar.

IV - Concordo com o colega B, porque o tempo de queda de cada corpo depende, também, de sua forma.

Das explicações dadas pelos alunos nas proposições supracitadas, identifique qual(is) dela(s) está(ão) corretamente de acordo com as idéias de Galileu Galilei:

Em 24 de agosto de 2006, sete astrônomos e historiadores reunidos na XXVI Assembléia Geral da União Astronômica Internacional (UAI), em Praga, República Tcheca, aprovaram a nova definição de planeta. Plutão foi reclassificado, passando a ser considerado um planetaanão. Após essa assembléia o Sistema Solar, que possuía nove planetas passou a ter oito. (Adaptado de Mourão, R. R. Freitas. Plutão: planeta-anão. Fonte: www.scipione.com.br/mostra_artigos.)

Sabendo que a distância média da órbita da Terra é 1,5 x 1011 m, e a de Plutão é 60 x 1011 m, e que a constante K é a mesma para todos os objetos em órbita do Sol, qual o período de revolução de Plutão em torno do Sol em anos terrestres? (Expresse o resultado de forma aproximada como um número inteiro. Dado √10 = 3,2)

Em 24 de agosto de 2006, sete astrônomos e historiadores reunidos na XXVI Assembléia Geral da União Astronômica Internacional (UAI), em Praga, República Tcheca, aprovaram a nova definição de planeta. Plutão foi reclassificado, passando a ser considerado um planetaanão. Após essa assembléia o Sistema Solar, que possuía nove planetas passou a ter oito. (Adaptado de Mourão, R. R. Freitas. Plutão: planeta-anão. Fonte: www.scipione.com.br/mostra_artigos.)

Acerca do assunto tratado no texto II, tendo como base a história dos modelos cosmológicos (gravitação), assinale a alternativa correta.

De maneira simplificada, podemos considerar o olho humano como constituído de uma lente biconvexa, denominada cristalino, situada na região anterior do globo ocular (figura abaixo). No fundo deste globo está localizada a retina, que funciona como anteparo sensível à luz. As sensações luminosas, recebidas pela retina, são levadas ao cérebro pelo nervo ótico. O olho humano sem problemas de visão é capaz de se acomodar, variando sua distância focal, de modo a ver nitidamente objetos muito afastados até aqueles situados a uma distância mínima, aproximadamente a 25 cm. (Adaptado de Máximo, Antonio & Alvarenga, Beatriz. Física. 5ª ed. vol. 2 São Paulo: Scipione, 2000, p.279). “(...) Um sistema óptico tão sofisticado como o olho humano também sofre pequenas variações ou imperfeições em sua estrutura, que ocasionam defeitos de visão. Até há pouco tempo não havia outro recurso para corrigir esses defeitos senão acrescentar a esse sistema uma ou mais lentes artificiais – os óculos.” (Gaspar, Alberto. Física. 1ª ed.,vol. único. São Paulo: Ática, 2004, p. 311)

Acerca do assunto tratado no texto III, em relação ao olho humano e defeitos na vista, analise as proposições a seguir, escrevendo V ou F, conforme sejam Verdadeiras ou Falsas, respectivamente.

( ) Na hipermetropia, os raios de luz paralelos que incidem no globo ocular são focalizados depois da retina, e sua correção é feita com lentes convergentes.

( ) Na miopia, os raios de luz paralelos que incidem no globo ocular são focalizados antes da retina, e a sua correção é feita com lentes divergentes.

( ) Na formação das imagens na retina da vista humana normal, o cristalino funciona como uma lente convergente, formando imagens reais, invertidas e diminuídas.

( ) Se uma pessoa míope ou hipermétrope se torna também presbíope, então a lente que usa deverá ser alterada para menos divergente, se hipermétrope.

Assinale a alternativa que corresponde à seqüência correta:

De maneira simplificada, podemos considerar o olho humano como constituído de uma lente biconvexa, denominada cristalino, situada na região anterior do globo ocular (figura abaixo). No fundo deste globo está localizada a retina, que funciona como anteparo sensível à luz. As sensações luminosas, recebidas pela retina, são levadas ao cérebro pelo nervo ótico. O olho humano sem problemas de visão é capaz de se acomodar, variando sua distância focal, de modo a ver nitidamente objetos muito afastados até aqueles situados a uma distância mínima, aproximadamente a 25 cm. (Adaptado de Máximo, Antonio & Alvarenga, Beatriz. Física. 5ª ed. vol. 2 São Paulo: Scipione, 2000, p.279). “(...) Um sistema óptico tão sofisticado como o olho humano também sofre pequenas variações ou imperfeições em sua estrutura, que ocasionam defeitos de visão. Até há pouco tempo não havia outro recurso para corrigir esses defeitos senão acrescentar a esse sistema uma ou mais lentes artificiais – os óculos.” (Gaspar, Alberto. Física. 1ª ed.,vol. único. São Paulo: Ática, 2004, p. 311)

Ainda acerca do assunto tratado no texto III, resolva a seguinte situação-problema: A hipermetropia se deve ao encurtamento do globo ocular em relação à distância focal do cristalino. Isso causa dificuldade para enxergar objetos próximos e principalmente para leitura de textos. Uma pessoa, ao perceber que a menor distância focal em que consegue ler um livro é 50,0 cm, foi a um oculista que, percebendo que ela estava com hipermetropia, receitou lentes de correção para o defeito de sua visão, a fim de que ela pudesse ler livros a uma distância mínima confortável de 25,0 cm de sua vista. Qual é a vergência, em dioptrias (em graus) dessa lente, capaz de corrigir esse defeito?

A relatividade proposta por Galileu e Newton na Física Clássica é reinterpretada pela Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, que é revolucionária porque mudou as idéias sobre o espaço e o tempo, uma vez que a anterior era aplicada somente a referenciais inerciais. Em 1915, Einstein propôs a Teoria Geral da Relatividade válida para todos os referenciais (inerciais e nãoinerciais).

Ainda acerca do assunto tratado no texto V, resolva a seguinte situação-problema: Considere uma situação “fictícia”, que se configura como uma exemplificação da relatividade do tempo.

Um grupo de astronautas decide viajar numa nave espacial, ficando em missão durante seis anos, medidos no relógio da nave.Quando retornam a Terra, verifica-se que aqui se passaram alguns anos.

Considerando que c é a velocidade da luz no vácuo e que a velocidade média da nave é 0,8c, é correto afirmar que, ao retornarem a Terra, se passaram:

A explicação para a curiosidade desta dona de casa é:

Num dia de sol intenso, com o intuito de diminuir a intensidade da radiação solar que penetra em sua cozinha, através de uma porta de vidro transparente, a dona de casa decidiu abri-la. Com base nesta atitude, analise as seguintes proposições:

I - Ela foi feliz com tal procedimento, porque a intensidade da radiação solar na cozinha diminuiu, já que os raios solares são concentrados na cozinha pela porta de vidro.

II - Ela foi feliz com tal procedimento, porque a intensidade da radiação solar diminuiu devido à convecção solar provocada pela radiação.

III - Ela não teve sucesso com este procedimento, pois ao abrir a porta de vidro, parte da luz solar que antes era refletida, agora não é mais, assim a intensidade da radiação solar no interior da cozinha aumentou.

IV - Ela não teve sucesso, uma vez que a intensidade da radiação solar no interior de sua cozinha permanece constante.

Das proposições acima apresentadas, está(ão) correta(s):

Um menino, ao segurar uma corda, desloca sua mão continuamente para cima e para baixo. A figura ao lado é uma representação de duas ondas, X e Y, que se propagam nesta corda. Sabendo-se que a amplitude e freqüência do movimento ondulatório são determinadas pelo movimento da mão, se o menino desejar produzir uma onda de maior amplitude, ele deverá aumentar a amplitude de vibração de sua mão. Igualmente ele pode fazer variar a freqüência da onda alterando a freqüência com que sua mão oscila. Considerando que a escala de medida da figura que representa as ondas X e Y são iguais, é correto afirmar:

Numa estação de tratamento de água para consumo humano, durante uma das etapas do tratamento, a água passa por tanques de cimento e recebe produtos como sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio. Essas substâncias fazem as partículas finas de impurezas presentes na água se juntarem, formando partículas maiores e mais pesadas, que se vão depositando, aos poucos, no fundo do tanque. Após algumas horas nesse tanque, a água que fica sobre as impurezas, e que está mais limpa, é passada para outro tanque, onde o tratamento continua. 

A figura 1, abaixo, mostra o esquema de um termostato que utiliza uma lâmina bimetálica composta por dois metais diferentes – ferro e cobre – soldados um sobre o outro. Quando uma corrente elétrica aquece a lâmina acima de uma determinada temperatura, os metais sofrem deformações, que os encurvam, desfazendo o contato do termostato e interrompendo a corrente elétrica, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 1                                                                    Figura 2

 

A fibra óptica é um filamento de vidro ou de material polimérico que tem capacidade de transmitir luz. Na atualidade, esse tipo de fibra é largamente utilizado em diversos ramos das telecomunicações, substituindo os conhecidos fios de cobre e melhorando as transmissões de dados na medicina e na engenharia civil, entre outras áreas.

Em uma transmissão por fibra óptica, um feixe luminoso incide numa das extremidades da fibra e, devido às características ópticas desta, esse feixe chega à outra extremidade.

A Figura 1, abaixo, representa a transmissão de luz através de uma fibra óptica, enquanto a Figura 2 mostra a secção transversal da mesma fibra, onde são indicados o núcleo, cujo índice de refração é nN,e o revestimento, de índice de refração nR.

Figura 1 Figura 2

A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índices de refração entre o revestimento e o núcleo. Isso ocorre devido à

O relé é um dispositivo elétrico constituído de uma bobina dotada de um núcleo de ferro doce, a qual, ao ser percorrida por uma corrente elétrica contínua, aciona uma alavanca de ferro, permitindo ligar os contatos elétricos de um circuito externo, representados por A e B nas Figuras I e II, abaixo.

Figura I – Relé com contatos desligados Figura II – Relé com contatos ligados

A alavanca de ferro é atraída pelo núcleo, porque, quando a bobina é percorrida por uma corrente,

Ao lançarmos uma bola verticalmente para cima no campo gravitacional terrestre, suposto constante, a força peso durante a subida realiza um trabalho

Um menino provoca um movimento ondulatório numa corda tensa e observa que um ponto da corda atinge seu deslocamento máximo positivo 10 vezes a cada 20 s. A frequência e o período do movimento ondulatório são, respectivamente,