Questões de Física do ENEM

O projeto Orion foi proposto nos anos de 1950 com o objetivo de se construir uma nave espacial com capacidade de realizar viagens interestelares. Um esquema simplificado do motor Orion aparece ilustrado no diagrama a seguir e consiste em uma bomba nuclear detonada sobre uma estrutura amortecedora capaz de resistir à explosão. Ao se detonar a bomba, a explosão empurraria a nave para frente, adquirindo assim um ganho de velocidade. O processo poderia ser repetido com múltiplas explosões sequenciais, no vácuo espacial, até que a velocidade final necessária para se escapar da órbita solar rumo a outras estrelas fosse atingida.

Considere que cada explosão nuclear libera a energia equivalente a 0,5 kT (quilotonelada) de dinamite e que um grama de dinamite libera 4000 Joules de energia ao explodir. Suponha que 40% da energia da explosão possam ser aproveitados na forma de movimento, na direção e no sentido desejados, e que o restante seja perdido para o espaço sideral, numa nave de 10 mil toneladas de massa. Então, qual seria o máximo ganho de velocidade a cada explosão?

As propriedades de dilatação térmica de alguns materiais têm diversas aplicações práticas, como por exemplo as lâminas bimetálicas dos disjuntores elétricos, que são dispositivos de segurança presentes em residências e edificações em geral. Estes disjuntores “desarmam” o circuito elétrico quando passa uma corrente elétrica maior do que a sua capacidade, o que pode evitar incêndios nos casos de curto-circuito e/ou superaquecimento dos fios. Outro exemplo é a dilatação volumétrica responsável pelo funcionamento dos termômetros clínicos e meteorológicos de mercúrio e álcool. No caso da dilatação térmica dos líquidos é importante avaliar tanto a dilatação do líquido quanto à do recipiente que o contém, pois cada material tem o seu coeficiente de dilatação térmica. Considere, por exemplo, que um copo de vidro comum se encontra completamente cheio e em equilíbrio térmico com 200 ml de água, ao nível do mar, inicialmente à temperatura de 15 °C. Considere que a densidade da água é de 1 g/cm3, o coeficiente de dilatação volumétrico da água é de 1,00.10-4/°C e que o coeficiente de dilatação superficial do vidro é de 2,00.10-5/°C. O copo de vidro possui capacidade térmica igual a 200 cal/°C e o calor específico da água é de 1 cal/g.°C. Desprezando quaisquer perdas de calor para o ambiente assinale a alternativa que indica corretamente o que acontecerá se o sistema “copo + água” receber 30 Kcal de calor de uma fonte térmica.

A equação horária que governa o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado é dada por Y(t) = Y0 + v0t + 1/2 at2. Dessa forma, o movimento de queda livre pode ser analisado para um corpo de massa m em queda, inicialmente em repouso, ou seja, com velocidade inicial zero (v0=0), sujeito à aceleração da gravidade (a = g = 9,8 m/s²). No Rope Jump, esporte radical ainda sem regulamentação no Brasil, pessoas podem experimentar a queda livre por saltar de grandes alturas, presos por uma corda. Inclusive, alguns acidentes já foram observados nessa modalidade esportiva que envolve alto risco, até mesmo mortes. Desprezando a resistência do ar e outras formas de atrito e considerando a aceleração da gravidade g = 9,8 m/s², qual será o tempo de queda livre para uma pessoa de 65 kg que salta num Rope Jump de uma altura de 79 m, se o sistema de travamento não funcionar durante a queda?

As telas sensíveis ao toque, ou touch screen, vêm substituindo as telas convencionais nos mais diversos dispositivos eletrônicos, como celulares, computadores, etc. Essas telas são equipadas com sensores capazes de detectar o toque por meio da pressão exercida na tela. Diferentes tecnologias podem ser utilizadas na construção desses dispositivos; um exemplo é a tela resistiva que é composta por três finas camadas, tal que uma corrente elétrica de baixa intensidade passa entre a camada resistiva e capacitiva, enquanto a tela está ligada. Isso posto, se a tela touch screen de um dispositivo eletrônico ficar ligada por 2 horas, com uma corrente elétrica de 0,03 A, qual será a quantidade de carga elétrica que circula na tela durante esse tempo de uso?

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Uma partícula com uma carga elétrica Q = 1,6 x 10-19 C tem uma velocidade de módulo v = 5 x 104 m/s. Num dado instante, ela entra numa região onde há um campo magnético de módulo B = 10 mT. Nesse instante, o ângulo entre o campo magnético e a velocidade da partícula vale θ, e sabe-se que cos θ = 0,80 e sen θ = 0, 60. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo F da força magnética que surge sobre a partícula quando ela entra na região onde há o campo magnético.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Uma barra metálica retilínea tem um comprimento inicial L0 a uma temperatura T0. O material do qual a barra é feita tem um coeficiente de dilatação linear térmico de valor α = 5 x 10 -6 C-1. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da variação de temperatura ΔT necessária para que essa barra apresente uma variação ΔL em seu comprimento igual a 0,2% de seu comprimento inicial.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um objeto de massa m constante está inicialmente parado sobre uma pista retilínea horizontal. Sobre ele passa a agir, num dado instante, uma força resultante constante de módulo F, também horizontal, paralela à pista, que produz no objeto um deslocamento d ao longo da pista. A atuação da força cessa após produzir o deslocamento d. Sabe-se que m = 500 g, F = 160 N e d = 10 cm. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo v da velocidade do objeto após ele sofrer o deslocamento d.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um dado resistor ôhmico, de resistência R, quando submetido a uma tensão V1 = 5 V, dissipa uma potência P1. Se o mesmo resistor for submetido a uma tensão V2 = 10V, a potência dissipada será P2. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente a relação entre as potências dissipadas.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Num dado local, a velocidade do som vale vs = 340 m/s. Considerando essa informação, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do comprimento de onda de uma onda sonora produzida nesse local e que tenha um período T = 20 ms.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um objeto de massa m constante se move sobre uma pista retilínea, paralela ao eixo x. No instante t1 = 2s, esse objeto está na posição x1 = 10cm. No instante t2 = 6 s, ele é encontrado na posição x2 = 20 cm. Sabe-se que em todo o movimento a força resultante sobre o objeto é nula. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da velocidade v desse objeto durante esse movimento.

Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.

Um raio luminoso se propaga de forma retilínea em um dado meio com uma velocidade de módulo v = 5 x 106 m/s. Sabendo que a velocidade da luz no vácuo vale, em módulo, v 3 x 108 m/s, e considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do índice de refração n desse material. 

Um auxiliar de pedreiro utiliza uma roldana ideal e uma corda inextensível, de massa desprezível, para içar um balde repleto de concreto para um colega que está posicionado alguns andares acima dele. A roldana é fixada em um caibro horizontal no topo do prédio. Ele passa a corda pela roldana e amarra uma das suas extremidades na alça do balde. A parte livre da corda é puxada para suspender o balde, verticalmente, com velocidade constante. A relação entre os valores da tensão T na corda e o módulo do peso P do balde de concreto é: 

Dois fios de cobre têm o mesmo comprimento, porém, bitolas distintas. O diâmetro da seção reta do fio A é duas vezes maior do que o do fio B. A resistência elétrica do fio A é:

Num processo termodinâmico, a variação da energia interna de um sistema está relacionada com a quantidade de calor Q absorvida por ele e com o trabalho W realizado pelo sistema. Numa compressão isobárica de um gás ideal,

Dois corpos (1 e 2) de massas respectivamente iguais a m1 e m2=2m1 são abandonados de uma mesma altura h em relação ao solo. O peso  de cada corpo executa trabalho e eles adquirem energia cinética na queda. As relações entre os módulos das velocidades v₁ e v₂ com que eles atingem o solo e entre os trabalhos T1 e T2 realizados pelo peso de cada corpo nessas quedas livres são: 

Um bloco de madeira de massa M=2,0kg repousa sobre uma mesa horizontal. Os valores dos coeficientes de atrito estático (μe) e cinético (μc) entre as superfícies da mesa e do bloco são μe=0,20 e μc=0,15. Uma força horizontal de módulo F=3,5N é aplicada no bloco.

Considerando que o valor da aceleração da gravidade no local é 10m/s2 , o módulo da força de atrito que atua no bloco é: 

Um automóvel parte do repouso e trafega ao longo de uma estrada reta com aceleração constante por t segundos. Ao final desse intervalo de tempo, o módulo da velocidade do carro atinge o valor v1 . O motorista então, sem pisar no freio, reduz instantaneamente a aceleração do veículo pela metade, mantendo-a nesse valor por mais  t segundos, ao final dos quais o módulo da sua velocidade atinge o valor v₂ . As respectivas distâncias percorridas pelo veículo durante cada um dos intervalos de tempo são denotadas por d1e d2 .

As comparações entre v1 e v2 e entre d1e d2 são, respectivamente:

Duas partículas eletricamente carregadas com cargas Q e Q’ são mantidas a uma distância D entre si. O módulo do campo elétrico produzido por elas é nulo em um ponto P da linha que as une, distando D/3 de Q e, portanto, 2D/3 de Q’.

A relação entre as cargas elétricas Q e Q’ é:

Duas quantidades de água, uma de massa m1 na temperatura de 20oC e outra de massa m2 a 80oC são misturadas em um recipiente isolante térmico. Após a mistura atingir o equilíbrio térmico, a sua temperatura medida foi de 40oC.

O valor da razão m1/m2 é: 

Em um violão afinado, a quinta corda vibra com uma frequência f5 = 110Hz e a sexta corda com uma frequência f6 = 82Hz. Considere que as velocidades de propagação das ondas sonoras emitidas pela quinta e sexta cordas sejam iguais. Com respeito aos seus respectivos comprimentos de onda λ5 e λ6 e as percepções que temos desses sons como graves/agudos, sabe-se que: