Questões de Física do ENEM

Os satélites em órbitas geoestacionárias ocupam uma posição fixa em relação à superfície da Terra e, por isso, podem ser usados como sistemas de comunicação. Pela limitação de espaço, o número de satélites que podem ser posicionados numa órbita é finito. O lançamento de um satélite geoestacionário envolve três etapas:

• Lança-se o satélite da base terrestre até uma órbita circular próxima (órbita R1).

• No estágio de propulsão, aplica-se um impulso tangencial à trajetória no ponto A, mudando-se para uma órbita elíptica até o satélite atingir o ponto B, que coincide com o raio de sua órbita geoestacionária.

• No ponto B, efetua-se uma mudança para a órbita circular R2, aplicando-se um impulso tangente à trajetória.

    Identificando a órbita interna como R1, a órbita geoestacionária como R2 e a órbita elíptica como E, as energias mecânicas do satélite nas três órbitas são identificadas, respectivamente, como E1, E2 e EE.

BEER, F. P. et al. Vector Mechanics: Static and Dynamic. Nova York: McGraw-Hill, 2009.

A relação de comparação entre as energias mecânicas do satélite nas três órbitas é

Aquecedores elétricos utilizam resistência de fio, suportando uma corrente máxima dimensionada pelo fabricante. O dimensionamento original do circuito elétrico de um aquecedor, esquematizado na figura, foi utilizado para provocar a elevação de temperatura em um volume de água, durante um determinado intervalo de tempo.

    Caso se pretenda utilizar uma tensão de 250 V, o circuito precisará ser redimensionado, para garantir o correto funcionamento do aquecedor. A corrente deve ser mantida, considerando-se o aquecimento do mesmo volume de água, à mesma temperatura, durante o mesmo intervalo de tempo.

Nesse redimensionamento, deve-se acrescentar ao circuito um resistor de

O ouvido humano apresenta algumas características interessantes. Uma delas é que existe uma intensidade mínima, ou limiar de audibilidade, I0, abaixo da qual o som não é audível. O nível de audibilidade é a grandeza que quantifica a audibilidade (sensação) e sua unidade é o fon, medido em decibéis (dB). O gráfico contém, em escala logarítmica, curvas de igual audibilidade, isto é, cada curva representa uma mesma audibilidade para diferentes frequências.

Considerando a frequência de 90 Hz, o menor nível de intensidade, em dB, para que possamos perceber algum som é, aproximadamente,

A transferência de calor por radiação pode ser observada realizando-se a experiência de colocar a mesma quantidade de água quente em dois copos metálicos com as mesmas características, sendo que a superfície externa de um deles é pintada de preto (copo 1), e a do outro é espelhada (copo 2). Sabe-se que todo material emite e absorve energia radiante e que bons emissores são também bons absorvedores dessa energia.

Ao se colocar um termômetro dentro de cada copo observa-se, após alguns minutos, que a temperatura da água

A palavra força é usada em nosso cotidiano com diversos significados. Em física, essa mesma palavra possui um significado próprio, diferente daqueles da linguagem do nosso dia a dia. As cinco frases seguintes, todas encontradas em textos literários ou jornalísticos, contêm a palavra força empregada em diversos contextos.

1. “As Forças Armadas estão de prontidão para defender as nossas fronteiras.”

2. “Por motivo de força maior, o professor não poderá dar aula hoje.”

3. “A força do pensamento transforma o mundo.”

4. “A bola bateu na trave e voltou com mais força ainda.”

5. “Tudo é atraído para o centro da Terra pela força da gravidade.”

A abordagem científica do termo força aparece na frase

No prisma de reflexão total constituído de um material transparente e isotrópico, em que a seção principal é formada por um triângulo retângulo isósceles de hipotenusa com comprimento L, um raio de luz incide perpendicularmente na face associada à hipotenusa e emerge dessa face ao longo de uma direção paralela à do raio incidente, resultando em um desvio de 180°. Esse efeito ocorre em virtude de duas reflexões internas totais dentro do prisma, em cada uma das faces associadas aos catetos. Assim, é correto afirmar que a soma das distâncias percorridas pelo raio de luz no interior do prisma é

Um avião em voo acumula uma camada de gelo com volume V em suas asas. Supondo-se que o gelo esteja na temperatura de 273 K e que a densidade desse gelo seja de D e considerando que o calor latente de fusão do gelo seja L e que todas as grandezas aqui utilizadas estão em unidades do SI, pode-se afirmar corretamente que o calor, em joules, necessário para fundir esse gelo é

Em uma aula de Física, durante uma revisão sobre os conceitos fundamentais da mecânica clássica, o professor decidiu testar o entendimento dos alunos. Após relembrar as leis de Newton e outros princípios básicos da mecânica, ele fez as seguintes afirmações sobre o comportamento dos corpos sob a ação de forças para que os alunos as julgassem:

I. A lei da inércia afirma que, quando o corpo está em estado de equilíbrio, estático ou dinâmico, a força resultante sobre ele é nula.

II. O módulo da força resultante de duas forças, F1 e F2, é sempre o mesmo, independentemente da orientação entre F1 e F2.

III. De acordo com a terceira lei de Newton, as duas forças ação e reação podem-se anular quando atuam sobre o mesmo corpo.

Considerando as afirmações do professor, os alunos responderam acertadamente que está correto somente o que consta em

No início do século XIX, cientistas como Georg Simon Ohm e Gustav Kirchhoff fizeram importantes descobertas que ajudaram a estabelecer as leis fundamentais da eletricidade, permitindo avanços significativos na compreensão dos circuitos elétricos. Essas leis continuam a ser aplicadas até hoje em diversas áreas da engenharia e da física. Considere um circuito elétrico ideal, como os estudados por esses pioneiros, contendo uma fonte de tensão, resistores e fios condutores. Com base nos princípios estabelecidos por Ohm e Kirchhoff, assinale a afirmação verdadeira.

Forças resistivas são comumente encontradas na natureza. Quando objetos sujeitos a tais forças são arremessados ao ar, por exemplo, essas forças acabam por dissipar parte da enérgica mecânica do objeto. Considere o caso em que uma partícula sujeita a uma força resistiva é arremessada verticalmente para cima a partir do solo com velocidade inicial U e retorna ao solo com velocidade V. Além disso, suponha que o módulo da aceleração da gravidade local seja g. Para este caso, em particular, considere que a energia mecânica dissipada pela força resistiva que atua na partícula de massa m seja proporcional `a distância percorrida pela partícula. Adotando como K a constante de proporcionalidade, a razão entre U²/V² é

A Física lida com muitos fenômenos da natureza em suas mais diversas escalas de comprimento, podendo ir do microscópico ao macroscópico. Mudanças em leis físicas conhecidas de modo a corrigi-las podem e irão ocorrer ao mudarmos de escala. As mudanças de escalas e consequentemente das leis físicas conhecidas nestas escalas podem ter origem não apenas na escala de comprimento, mas nas escalas das grandezas físicas massa e velocidade inclusive. Em geral, para cada grande área do conhecimento abordada pela Física está presente uma constante universal de nosso universo. A velocidade da luz no vácuo c, a constante gravitacional G e a constante de Planck h, com a dimensão de [h]=[energia].[tempo], são exemplos de tais constantes. Ao adotarmos como fundamentais as grandezas c, G e h ao invés das grandezas massa (M), comprimento (L) e tempo (T), a grandeza massa ao quadrado teria dimensão nesse sistema de 

Uma prancha homogênea de comprimento L e peso P encontra-se em equilíbrio na horizontal, apoiada em seus extremos sobre dois suportes E e D. Uma força de intensidade P/2 é aplicada verticalmente, de cima para baixo, sobre a prancha a uma distância X do suporte E. Para que a prancha permaneça em equilíbrio, a razão entre as reações nos suportes E e D respectivamente deve ser dada por

Anomalias no valor obtido, em laboratório, da constante newtoniana da gravitação G podem ser investigadas a partir dos valores da gravidade g’ medidos no interior de minas e em cavidades presentes no interior da Terra. No entanto, na superfície da Terra, considerada esférica de raio R e de densidade volumétrica uniforme, a gravidade assume valor g. Sendo D a profundidade, medida na vertical a partir da superfície da Terra, de uma mina hipotética, a razão D/R para que se tenha um valor de g, valor medido na superfície, N vezes maior que g’ é dado por

A interação gravitacional é uma das quatro interações fundamentais da natureza. Juntamente com as partículas conhecidas como fundamentais e com as demais interações (eletromagnética, forte e fraca) constitui hoje o que conhecemos como modelo padrão da Física de Partículas. Além disso, a teoria newtoniana da gravidade é uma aproximação de uma teoria mais fundamental, para descrição da gravidade, proposta por Einstein em 1915. Compreendida em termos geométricos, a gravidade, como apresentada no modelo proposto por Einstein mudou nossa visão de espaço e tempo.

Atente para o que se afirma a seguir em relação à interação gravitacional newtoniana e assinale com V o que for verdadeiro e com F o que for falso.

( ) Na teoria newtoniana, a interação gravitacional é uma interação universal, entre todas as massas, que é sempre atrativa.

( ) A interação gravitacional é uma interação de curto alcance e sua lei do inverso do quadrado da distância governa o comportamento de nosso universo.

( ) É possível criar uma blindagem gravitacional, em analogia com o caso elétrico, uma vez que cargas gravitacionais, isto é, as massas positivas e negativas podem ser encontradas livremente na natureza.

( ) A interação gravitacional é a mais fraca dentre as quatro interações fundamentais conhecidas, atuando em todas as escalas de energia acessíveis.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

Em um laboratório de física experimental, estudantes estão investigando as propriedades de dois condutores elétricos A e B isolados e inicialmente neutros. Durante o experimento, o condutor A é ligado a uma fonte de alta tensão até que lhe seja transferida quantidade de carga elétrica Q. Em seguida, o condutor B é posto em contato com o condutor A, permitindo que a carga elétrica do condutor A seja compartilhada com o condutor B. Sobre esse experimento, é correto afirmar que 

Em uma aula prática de física, o professor propõe aos alunos uma forma de estimar o diâmetro do Sol. A atividade consiste em fazer um pequeno furo em uma cartolina para projetar a imagem do Sol em uma superfície plana, sendo d o diâmetro da imagem projetada do Sol e h a distância entre a cartolina e a superfície de projeção. Desprezando o movimento relativo entre o Sol e a Terra, e considerando que a luz se propagou em linha reta em toda sua trajetória, é correto afirmar que o diâmetro do Sol em função de H, d e h é, aproximadamente,

Durante um teste em uma pista retilínea, o engenheiro de testes avalia o desempenho do novo carro esportivo Aldi SR. Este carro acelera do repouso até 100 km/h (27,8 m/s) com uma aceleração constante de 9 m/s2 e, em seguida, de 100 km/h a 200 km/h (55,6 m/s) com uma aceleração também constante de 5 m/s2 . Com base nesses dados, pode-se afirmar corretamente que a velocidade média do Aldi SR, durante o teste de aceleração, partindo do repouso até atingir a velocidade final de 200 km/h é de, aproximadamente,

Em um seminário de física, um professor apresentou aos alunos o conceito de transformações cíclicas em sistemas termodinâmicos. Ele explicou que, em uma transformação cíclica, um sistema retorna ao seu estado inicial definido em termos das variáveis de estado, pressão, volume e temperatura, após passar por uma série de processos termodinâmicos. Na sequência, o professor propôs um problema teórico envolvendo um motor térmico ideal, operando em ciclos, no qual o sistema realiza trabalho sobre o ambiente e troca calor com dois reservatórios térmicos, sendo um quente e o outro frio, com temperaturas T₁ e T₂ respectivamente. Com base no entendimento das transformações cíclicas e das leis da termodinâmica, assinale a afirmação verdadeira em relação ao funcionamento desse motor térmico ideal.

Como uma proposta desafio, um professor fornece aos seus alunos dois capacitores cerâmicos de capacitâncias X e Y desconhecidas. Na impossibilidade de se utilizar um capacímetro, as únicas informações conhecidas pelos alunos são as capacitâncias máximas e mínimas, medidas em pF (picofarads), que podem ser obtidas a partir das combinações entre X e Y. Sabendo que o valor máximo e o mínimo para a capacitância combinada dos capacitores X e Y valem respectivamente 13 e 36/13, a razão entre a capacitância do capacitor de maior valor e a capacitância do capacitor de menor valor é

O efeito Pop-Up é observado quando uma esfera flutuante, mantida presa abaixo da superfície da água, é solta e desloca-se através do fluido saltando em direção ao ar. A altura atingida pela esfera ao ser lançada ao ar, ao contrário do que poderíamos imaginar, não aumenta com a sua profundidade no interior do fluido, mas dependerá de inúmeros fatores que afetam sua velocidade e trajetória. O estudo deste efeito pode melhorar a compreensão sobre a dinâmica de veículos subaquáticos, construção de estruturas flutuantes e a conversão de energia oriunda do movimento das marés. Em um experimento típico, onde a aceleração da gravidade local tem módulo g, uma esfera flutuante de densidade X e de dimensões desprezíveis é mantida a uma profundidade h no interior da água de densidade Y (Y>X). Desprezando os efeitos de arraste no ar e no fluido e considerando apenas o regime vertical, ausência de movimentação lateral, é correto afirmar que a altura H atingida pela esfera acima da superfície livre do líquido é