Questões de Física do ENEM

Em uma linha de envase, atuadores pneumáticos operam em ciclos repetitivos para empurrar frascos. Em um teste de rotina, sensores registram o comportamento de uma câmara pneumática preenchida com gás ideal para verificar se a energia por ciclo é compatível com a potência do conjunto. O ciclo observado é representado no diagrama P × V a seguir, com contorno retangular, composto por duas etapas isobáricas e duas isocóricas.

Diagrama P-V.

Elaboração própria. As pressões alternam entre 1,0 atm e 2,5 atm, enquanto os volumes variam entre 2,0 L e 6,0 L nos trechos isocóricos. O percurso do ciclo é horário. Perdas mecânicas ou térmicas devem ser desprezadas e deve-se adotar que 1 atm = 1,0 × 105 Pa; 1L = 1,0 × 10–3 m3 .

O trabalho líquido realizado pelo gás por ciclo, em joules, é igual a:

Módulos eletrônicos de baixo consumo são testados em bancadas didáticas para verificar o aquecimento e a autonomia de baterias. Em um desses testes, um técnico utilizou um pequeno compressor de ar alimentado por uma fonte de corrente contínua estabilizada de 12 V. Em regime permanente, a corrente no circuito é de 1,5 A, com funcionamento contínuo e estável.

Considerando as perdas desprezíveis e o comportamento ôhmico, a potência elétrica consumida pelo conjunto, em watts, é igual a:

O uso de janelas eletrocrômicas em edifícios é considerado uma das mais promissoras formas de economia de energia em ambientes fechados. Nessas janelas, a intensidade da luz do Sol que é transmitida para o interior das edificações pode ser controlada, permitindo o ajuste da luminosidade e da temperatura nos ambientes internos. O eletrocromismo consiste na mudança das propriedades ópticas de determinado material por meio da aplicação de um estímulo elétrico externo sobre ele.

Considere que, quando uma tensão constante de 4 V é aplicada entre as faces de uma janela eletrocrômica, estabelece--se um campo elétrico uniforme no meio que separa essas faces, e que íons de lítio, cada um com uma carga positiva de 1,6 × 10–19 C, migram através desse meio, movendo-se de um eletrodo mais próximo da face interna para outro mais próximo da face externa da janela. Esse movimento dos íons altera a coloração do meio existente entre os eletrodos, aumentando a opacidade da janela. Sendo d = 5 mm a distância entre os eletrodos, a intensidade da força elétrica que atua sobre cada íon de lítio quando eles se movem nessa janela é de

Considere que, em uma viagem de 2 h de duração, um veículo que usa gasolina como combustível e transporta apenas seu motorista de 70 kg, mova-se com velocidade escalar média de 50 km/h, percorrendo, em média, 10 km com 1 litro de gasolina. Admita que, nessa viagem, apenas 1% da energia liberada na combustão completa da gasolina seja utilizada para mover o motorista do veículo.

Considerando que a energia de combustão da gasolina é 4 × 107 J/kg, que a densidade da gasolina é de 0,7 kg/L e adotando g = 10 m/s2, se toda a energia utilizada para mover o motorista desse veículo fosse integralmente trans formada em energia potencial gravitacional desse motorista, a altura atingida por ele, em relação ao solo, seria de

Para um estudo sobre a cinemática de projéteis, analisa-se o movimento de um objeto lançado verticalmente em um campo gravitacional uniforme. O objetivo é determinar os parâmetros da trajetória, como a altitude máxima, com base nas condições iniciais do movimento. Um projétil, com massa de 4,5 kg, é disparado a partir de um ponto de referência no solo. O lançamento ocorre em uma trajetória retilínea e vertical, com uma velocidade inicial, medida no instante em que o projétil perde contato com o dispositivo lançador, de 40 m/s.

Para a análise do modelo, são adotadas as seguintes hipóteses simplificadoras: o movimento ocorre em condições onde a resistência do ar é desprezível, e o campo gravitacional é considerado constante, resultando em uma aceleração de módulo g = 10 m/s² que se opõe ao movimento de subida. O ponto culminante da trajetória, conhecido como apogeu, é caracterizado pela inversão do sentido do movimento, momento em que a velocidade do projétil se anula instantaneamente. A determinação desta altitude é um dado fundamental na análise do movimento. Sendo assim, calcule a altura máxima, em metros, atingida pelo projétil em relação ao seu ponto de partida.

Em uma missão de pesquisa na Antártida, uma equipe de cientistas enfrenta uma situação logística urgente. Um caixote contendo equipamentos eletrônicos sensíveis, com massa total de 60 kg, precisa ser movido do hangar de armazenamento até o laboratório principal. O caixote está sobre uma vasta planície de gelo que, devido à temperatura ambiente de -25°C, apresenta uma superfície extremamente lisa, tornando a força de atrito entre o caixote e o gelo desprezível para os cálculos. Para realizar o transporte, um membro da equipe utiliza um pequeno veículo trator que puxa o caixote por meio de um cabo esticado horizontalmente. O motor do veículo é calibrado para exercer uma força de tração constante, resultando em uma força resultante horizontal sobre o caixote de 132 N. O manual dos equipamentos eletrônicos especifica que, para evitar danos por vibrações, a aceleração durante o transporte não deve exceder 2,5 m/s². Para garantir a integridade dos instrumentos e validar o procedimento de transporte, é fundamental calcular a aceleração exata produzida pela força aplicada. Com base no Princípio Fundamental da Dinâmica (Segunda Lei de Newton), qual é o módulo da aceleração produzida no caixote de suprimentos?

No âmbito de um projeto de engenharia para o desenvolvimento de sistemas de segurança em parques de skate, um protótipo de frenagem de emergência está sendo avaliado. O sistema consiste em uma rampa de perfil curvilíneo que termina em uma seção plana e horizontal, onde está acoplada uma mola amortecedora.

Para o teste, um objeto de massa m = 0,60 kg é liberado do repouso absoluto (v_A = 0) a partir do cume da rampa, o ponto A. Este ponto está posicionado a uma altura vertical h = 2,0 m em relação ao nível de referência da base (ponto B), onde a mola está instalada.

Considera-se que a rampa possui um acabamento de baixíssimo atrito e que a resistência do ar é desprezível, permitindo que o sistema seja analisado como conservativo. A mola de segurança, por sua vez, foi projetada para obedecer à Lei de Hooke e possui uma constante elástica previamente aferida de k = 150 N/m. O módulo da aceleração da gravidade no local do experimento é g = 10 m/s². A máxima compressão da mola vale, em metros:

Um aparelho eletrônico bivolt, cuja potência é P, pode ser ligado tanto em uma rede de 110V quanto em uma de 220V sem prejudicar o seu funcionamento. As correntes elétricas que alimentam esse aparelho em cada um dos casos são representadas, respectivamente, por I110 e I220.

A relação entre elas é:

Q representa a quantidade de calor necessária para aquecer quatro litros de água, originalmente a 10oC, até que ela atinja 50oC. Q2 denota a quantidade de calor para aquecer dois litros de água de 10^oC até 90oC.

A razão Q2/Q é:

Um halterofilista ergue verticalmente um halter de massa M por uma altura A com uma velocidade constante v1. Ele repete o mesmo procedimento, porém, com uma velocidade v2 > v1.

As relações entre os trabalhos W1 e W2 realizados pelo halterofilista sobre o halter e entre as potências P1 e P2 despendidas nos dois movimentos são, respectivamente: 

Considere duas barras X e Y, com 200 g cada, compostas por materiais hipotéticos distintos. Com o objetivo de determinar o calor específico de cada material, foram realizados os dois experimentos isobáricos a seguir:

Experimento 1: As barras X e Y, inicialmente a 230 °C, foram colocadas simultaneamente em um mesmo recipiente isolado (m = 500 g e C_p = 0,1 cal·g⁻¹·°C⁻¹), que continha água (m = 350 g e C_p = 1,0 cal·g⁻¹·°C⁻¹), inicialmente a 25 °C.

Experimento 2: A barra X, inicialmente a 260 °C, e a barra Y, inicialmente a 185 °C, foram colocadas simultaneamente no mesmo recipiente isolado, que continha os mesmos 350 g de água, inicialmente a 25 °C.

Sabendo que, no início do experimento, a água e o recipiente se encontravam na mesma temperatura e que, em ambos os experimentos, o equilíbrio térmico foi atingido a 30 °C, assinale a alternativa que apresenta o calor específico (em cal·g⁻¹·°C⁻¹) dos materiais X e Y, respectivamente.

Um marcapasso fornece pulsos elétricos periódicos ao coração de um paciente para mantê-lo funcionando adequadamente. Suponha que um pulso tenha duração de 0,5 s e gere uma corrente de 1,2 mA em um resistor de 1.000 ohms. Determine a diferença de potencial elétrico no resistor e a energia fornecida em cada pulso. 

Em um procedimento de esterilização de um segmento ósseo para um implante, a equipe médica aquece 200 g de osso (calor específico aproximado de 0,3 cal/g.°C) de 20°C até 80°C. Sabendo que 1 cal ≈ 4,2 J e que o equipamento de aquecimento fornece uma potência de 100 W, qual é o tempo aproximado necessário para aquecer o osso até a temperatura desejada? 

Um ultrassom emite ondas de 2 MHz em um tecido cuja velocidade de propagação do som é 1.500 m/s.

Se o aparelho detecta ecos a 3 cm de profundidade, qual é o tempo de retorno do eco?  

Durante uma visita a um renomado laboratório de física, um estudante acompanhou uma exposição sobre a evolução dos modelos atômicos. No percurso, foram apresentados os experimentos que levaram à descoberta do núcleo atômico, ao desenvolvimento do modelo de Bohr com seus níveis de energia quantizados e, posteriormente, à consolidação do modelo quântico, que utiliza orbitais para descrever a distribuição dos elétrons. Essa trajetória histórica evidencia as limitações de cada modelo e a necessidade de avanços para explicar os fenômenos observados.

Com base na evolução dos modelos atômicos, assinale a alternativa que descreve de forma mais completa e correta os principais marcos na construção do modelo atômico moderno.

Qualquer atividade física traz benefícios à saúde, e, por isso, manter o corpo em movimento regularmente é uma das principais recomendações médicas. A natação é uma atividade que se destaca por se tratar de um exercício de baixo impacto, já que não força as articulações e os joelhos. Além de desenvolver as quatro modalidades de nado, como crawl, peito, costas e borboleta, o nadador precisa praticar a flutuação, o que exige muito controle da respiração, além da calma e da autoconfiança. Do ponto de vista da Física, o nadador, durante a flutuação, permanece numa condição de equilíbrio estático.

Disponível em: https://viverbem.unimedbh.com.br/qualidade-de-vida/beneficios-da-natacao/. Acesso em: 13 de ago. 2025 (adaptado).

Dados: gravidade: 10 m/s2; densidade da água: 1 000 kg/m3; 1 litro: 10–3 m3.

Para que um nadador de 80 kg consiga permanecer flutuando em uma piscina, o volume de água deslocado por ele será de

Em uma unidade de terapia intensiva (UTI), um cilindro de oxigênio gasoso (O2) com capacidade de 50 litros é utilizado para a ventilação mecânica de um paciente. Sabe-se que o gás no interior do cilindro está a 150 atm e a 27 °C (300 K). Segundo o prontuário do paciente, a terapia deve ser administrada utilizando uma taxa constante de fluxo de 10 litros de oxigênio por minuto (L/min). Assumindo-se o comportamento de gás ideal e um processo de liberação isotérmica até que a pressão do cilindro seja de 1 atm, o tempo total de suprimento de oxigênio que o cilindro pode fornecer ao paciente é:

Em um acelerador linear (LINAC) para radioterapia, pequenos ímãs de correção (steering magnets) ajustam a direção do feixe de elétrons antes que ele atinja o alvo produtor de fótons de raio-X. Suponha que um desses ímãs gere um campo magnético uniforme B perpendicular à velocidade do feixe, com módulo B = 5,0 × 10−2 T . O feixe é formado por elétrons com velocidade v = 2,0 × 107 m/s . Considere: carga elementar (módulo da carga elétrica de um elétron) qe = 1,6 × 10−19 C e massa de repouso do elétron me = 9,0 × 10−31 kg . Nessas condições, assinale a alternativa que indica corretamente o valor do raio de curvatura da trajetória do elétron, em milímetros, dentro do ímã.