Questões de Física do ENEM

A administração de uma cidade pretende instalar pontos para recarga de baterias de celulares nas praças da cidade, utilizando painéis fotovoltaicos, que transformam energia solar em energia elétrica. Considerando que a incidência média da radiação solar no local seja de 1000 W/m2, que o painel transforma 15% da energia solar incidente em energia elétrica, que os carregadores, em média, funcionam com diferença de potencial de 120 V e corrente elétrica de intensidade 0,05 A e que se pretende instalar 10 tomadas em cada ponto de recarga, a área mínima que o painel fotovoltaico deve ter é de  

O gráfico abaixo apresenta a forma de uma corda, em um determinado instante, por onde se propaga uma onda cuja velocidade de propagação é 12 cm/s.

O comprimento de onda, a frequência e a amplitude da onda valem, respectivamente,

Em frente a um espelho côncavo de foco principal F e vértice V, um objeto O está posicionado no centro de curvatura C, conforme mostra a figura abaixo.

Quando este objeto for aproximado do espelho, ficando entre o foco e o vértice, sua imagem posicionar-se-á

A figura mostra um bloco no ponto X. No trecho entre X e Y, não há atrito entre o bloco e a superfície e, no trecho entre Y e Z, a superfície encontra-se em um plano horizontal e é rugosa.

O bloco parte do repouso e desliza entre X e Y. A partir do ponto Y, a velocidade do bloco diminui até parar no ponto Z. O bloco leva 1,25 s para se deslocar entre os pontos Y e Z. Considerando a aceleração da gravidade constante e igual a 10 m/s2, qual é o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície rugosa?

Dois pilares A e B sustentam, em posição horizontal, uma barra uniforme de 100 N e comprimento L. Um objeto com o peso de 800 N encontra-se apoiado na barra. Para manter o sistema em equilíbrio, o pilar A exerce uma força 3F em uma das extremidades da barra. Na outra extremidade, o pilar B exerce uma força F.

Qual o valor aproximado da distância X entre o pilar A e o objeto na barra?

A figura apresenta parte de um circuito elétrico composto por resistores em uma associação mista.

O resultado da resistência equivalente entre os pontos A e B é

Um gás ideal está sob temperatura T, volume V e pressão 100 kPa. Reduzindo-se a pressão para 20 kPa e mantendo-se a temperatura constante, o volume do gás passará a ser

Em um laboratório de Física, dois feixes de raios X (I e II) são disparados e incidem sobre uma placa de chumbo, sendo totalmente absorvidos por ela. O comprimento de onda do feixe II é quatro vezes maior que o comprimento de onda do feixe I. Ao serem absorvidos, um fóton do feixe I transfere à placa de chumbo uma energia E1 e um fóton do feixe II transfere uma energia E2.

A razão entre as energias E2 e E1 é

Em uma indústria que fabrica fornos de micro-ondas, realiza-se um teste antes de colocar os aparelhos na linha de produção, com o objetivo de avaliar se o produto funcionará conforme projetado. Esse teste deve ser realizado de acordo com as seguintes instruções, que constam do manual de controle de qualidade.  

• Encha um copo com 400 g de água fria e meça a temperatura da água.

• Abra a porta do forno de micro-ondas.

• Coloque o copo com água sobre o prato giratório.

• Feche a porta do forno.

• Programe o tempo de funcionamento do forno para 42 segundos.

• Pressione a tecla “iniciar”.

• Ao final do funcionamento, meça a variação de temperatura sofrida pela água.

• Confira com a tabela do fabricante.  

Para a realização do teste, considera-se que o aparelho funciona com potência de 1.000 W, que o calor específico da água é 4,2 J/g °C e que, se o aparelho funcionar conforme projetado, 80% da energia cedida pelo aparelho serão consumidos no aquecimento da água.

Se, na realização do teste, a temperatura inicial da água for de 10 °C e o forno de micro-ondas estiver funcionando conforme projetado, então, ao final do teste, a água estará na temperatura de 

Na casa de Maíra, existe um chuveiro elétrico de 2.500 W, conectado a uma tomada de 220 V que está ligada, em série, a um disjuntor de 15 A. O chuveiro é o único dispositivo da casa ligado a esse disjuntor. Desejando tomar banho com água mais quente, Maíra resolveu trocar o chuveiro atual por outro de 4.500 W e 220 V.

Nessa situação, para que o chuveiro funcione com segurança e da forma esperada por Maíra, será necessário 

Leia a seguinte situação descrita por um aluno ao seu professor de física.

Professor, a minha casa fica próxima a um morro. Do outro lado do morro, existe uma antena de rádio e, próximo a ela, um holofote. Não tenho nenhuma dificuldade em sintonizar o sinal da emissora de rádio, mas não consigo ver a luz emitida pelo holofote. Sei que as ondas emitidas pela antena e pelo holofote são ambas eletromagnéticas; sei também que diversos fenômenos que ocorrem com as ondas eletromagnéticas dependem da frequência da onda. Mas, então, professor, qual propriedade física explica esse fenômeno? 

Considerando-se as figuras I e II, que ilustram a situação descrita pelo aluno, qual é a propriedade ondulatória que explica o fenômeno descrito?  

Para decidir qual a melhor caixa d’água a ser instalada em uma obra, o responsável utilizou o modelo a seguir, com o objetivo de avaliar a pressão exercida pela caixa na laje e a pressão exercida pela água em um ponto no fundo de cada caixa. A figura seguinte mostra as caixas d’água I, II e III, de formatos distintos, apoiadas sobre lajes. As caixas estão fechadas, cheias de água, seus volumes são, respectivamente, 2V, 2V e V, e suas áreas de base (contato) com a laje são, respectivamente, 2A, A e A. Na figura, estão mostradas as alturas das caixas d’água. 

Desconsiderando-se a pressão atmosférica e o peso do material de que são feitas as caixas d’água, qual é a classificação, em ordem crescente, da razão entre a pressão que a caixa d’água exerce sobre a laje e a pressão da água em um ponto na base da caixa? 

As lâmpadas de vapor de sódio emitem uma luz amarelo-alaranjada, quase perfeitamente monocromática, de comprimento de onda da ordem de 0,6 × 10-6 m. O consumo eficiente de energia elétrica e a possibilidade de controle da poluição visual nas cidades fazem com que a lâmpada de sódio esteja entre as mais empregadas na iluminação pública. Sabe-se que a emissão dessa luz característica está relacionada à estrutura do átomo: quando um elétron cai de um estado excitado para um estado de menor energia, ele libera essa diferença de energia E como um fóton de frequência f = E / h, em que h é a constante de Planck. Portanto, a radiação emitida está relacionada às transições eletrônicas possíveis em cada átomo. A figura a seguir mostra os níveis de energia dos elétrons no átomo de sódio relacionados aos níveis eletrônicos s, p, d, f.  

Disponível em: www.superkid.pl. Acesso em: nov. 2016 (adaptado).

A chaleira elétrica é um aparelho doméstico que utiliza uma resistência R para o aquecimento de líquidos. O tempo para aquecer determinado líquido depende da potência da chaleira. Pretende-se comparar o comportamento de uma chaleira quando conectada a uma tomada de 110 V e a uma tomada de 220 V. Para isso, realizaram-se os seguintes experimentos, em que o índice 1 se refere ao caso de conectar a chaleira à tomada de 110 V e o índice 2, à tomada de 220 V.

Primeiro experimento: Para a mesma quantidade de massa de água, inicialmente a 0 °C, determinaram-se as temperaturas T₁ e T₂ que a massa de água atingiu, transcorrido determinado tempo de funcionamento da chaleira.

Segundo experimento: Para a mesma quantidade de massa de água, inicialmente a 0 °C, determinaram-se os tempos t₁ e t₂ necessários para a massa de água atingir determinada temperatura final.

Considerando-se que a chaleira está em perfeito funcionamento e que toda a potência elétrica é transferida para a massa de água no processo de aquecimento, quais as relações entre T₁ e T₂ e entre t1 e t₂?

O densímetro serve para medir a densidade de um fluido a dada temperatura. O líquido é colocado em uma proveta, o instrumento é mergulhado e, pela leitura da marcação na haste graduada, obtém-se a densidade do material, pela qual a qualidade do etanol é avaliada. Quem já foi a um posto de combustíveis e observou uma bomba fornecendo etanol viu um densímetro termocompensado em plena atividade. Esse instrumento é obrigatório na bomba, pois por meio dele é possível verificar se o produto foi adulterado. 

Os parâmetros de qualidade do combustível etanol estão adequados

O uso de usinas nucleares em substituição às hidrelétricas e termelétricas sempre gerou divergência. Um dos aspectos polêmicos no debate refere-se ao risco de explosões, associado às ocorridas com bombas nucleares. A primeira bomba foi viabilizada quando se conseguiu produzir nêutrons por meio de uma mistura de berílio 9 e polônio 210. Bombas de U 235 utilizam-se de fissão gerada pelo choque de nêutrons com os núcleos atômicos, quebrando-os, gerando grande quantidade de energia. As reações ocorrem em cadeia, diferentemente do que ocorre nas usinas, nas quais as reações são controladas, mantidas em taxa constante, impedindo explosões.

No caso das bombas, a fissão ocorrida produz, para cada nêutron que se choca com o U 235, 

O entendimento das causas ou efeitos dos movimentos de partículas na presença de um campo magnético é importante para a compreensão dos fenômenos magnéticos que estão presentes em diversos dispositivos que fazem parte do nosso cotidiano, como motores elétricos, fornos, impressoras, entre outros.

A figura a seguir ilustra a situação em que um feixe de elétrons descreve uma trajetória circular no plano xOy, no sentido anti-horário, devido à ação de um campo magnético B. Os elétrons, gerados no filamento, têm velocidade v, em módulo. Considere a existência do eixo z com direção perpendicular ao plano xOy e com sentido positivo saindo da folha.  

Na situação apresentada, o campo magnético B tem direção 

   A equação do efeito Doppler, mostrada abaixo, relaciona as frequências (fobs) ouvidas por um observador estacionário que recebe o som emitido pela sirene de uma ambulância quando esta se aproxima ou se afasta dele. 

Em uma situação em que a velocidade da ambulância seja um décimo da velocidade do som no ar e a frequência própria da sirene seja de 198 Hz, um observador parado perceberá o som da sirene  

Um receptor elétrico é todo elemento do circuito elétrico que transforma energia elétrica em outra forma de energia que não seja calor. Devemos lembrar que os dispositivos que transformam energia elétrica em energia térmica apenas são os resistores e, desta maneira, evite confundir estes últimos com os receptores elétricos. Bons exemplos de receptores elétricos são os motores elétricos, como os utilizados nos ventiladores e liquidificadores. Nestes casos a energia elétrica é transformada em energia mecânica que é a energia útil do aparelho, energia térmica e até mesmo energia sonora que formam a energia dissipada pelo aparelho. Simbolizamos a energia dissipada nos receptores com um resistor interno (r’).

A equação que descreve o funcionamento de um receptor elétrico é:

Os geradores elétricos aparecem diariamente nas mais diferentes formas, como pilhas domésticas, baterias de automóveis e também no interior das grandes usinas geradoras de eletricidade.... O gráfico abaixo é de um gerador voltagem versus corrente elétrica. A partir da análise dos valores contidos o gráfico pode-se afirmar que a corrente de curto circuito desse

gerador vale, em Ampere: