Ciências da Natureza e suas Tecnologias TC 2 ENEM 2011 PROF. : Célio Normando As questões desta lista de exercícios das Ciências da Natureza e suas Tecnologias dão início à etapa final de preparação para o Enem. Nesta semana estamos abordando algumas competências de área e suas habilidades. Competência de área 1 Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H1 - Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. Na questão 1 Competência de área 2 Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos. H5 - Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. Nas questões 2, 5 H6 - Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum. Na questão 9 Competência de área 5 Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicálos em diferentes contextos. H17 - Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. Na questão 3, 7 e 10 Competência de área 6 Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H20 Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. Nas questões 4,6 e 8
1. Em um ponto fixo do espaço, o campo elétrico de uma radiação eletromagnética tem sempre a mesma direção e oscila no tempo, como mostra o gráfico abaixo, que representa sua projeção E nessa direção fixa; E é positivo ou negativo conforme o sentido do campo. Consultando a tabela acima, que fornece os valores típicos de frequência f para diferentes regiões do espectro eletromagnético, e analisando o gráfico de E em função do tempo, é possível classificar essa radiação como a) infravermelha. b) visível. c) ultravioleta. d) raio X. e) raio γ. RESPOSTA ( C ) 2. Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações, dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de elevadores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança.
Considere que um elevador de 800 kg, quando lotado com oito pessoas ou 600 kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado à rede elétrica que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por segundo. Para fazer uma estimativa simples de potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja contínua, que a aceleração da gravidade vale 10 m/s 2 e que o atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de a) 24 kw e 109 A. b) 32 kw e 145 A. c) 56 kw e 255 A. d) 180 kw e 818 A. e) 240 kw e 1090 A. SOLUÇÃO : Dados: M = 800 + 600 = 1.400 kg; g = 10 m/s 2 ; U = 220 V; h = 30 m; v = 4 m/s. Como a velocidade é constante, a força de tração no cabo acoplado ao motor tem a mesma intensidade do peso total a ser transportado, correspondendo ao peso do elevador mais o peso das pessoas. F = P = M g F = (800 + 600) 10 F = 14.000 N. Calculando a potência mecânica: P ot = F v P ot = 14.000 (4) = 56.000 W P ot = 56 kw. Pot 56.000 Da potência elétrica: P ot = U i i = = i = 255 A. U 220. RESPOSTA (C) 3. Certo estudante dispõe de um voltímetro e de um amperímetro, ambos ideais, de um gerador elétrico (pilha), de resistência interna 4,5Ω, e de uma lâmpada incandescente com as seguintes inscrições nominais: 1,0W 9,0V. Para que esses dispositivos sejam associados corretamente, proporcionando à lâmpada o maior brilho possível, sem queimála, o esquema que deverá ser utilizado é o ilustrado na e a força eletromotriz do gerador deverá ser. As lacunas, do texto anterior, são corretamente preenchidas com as afirmações a) FIGURA 1; 9,5V b) FIGURA 2; 9,5V c) FIGURA 3; 9,5V d) FIGURA 2; 9,0V e) FIGURA 3; 9,0V
RESPOSTA ( B ) 4. O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço com cinco astronautas a bordo e uma câmera nova, que iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio. Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: Esse telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno. Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta a) se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade. b) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena. c) não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objetos em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais. d) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita. e) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume. SOLUÇÃO : De fato, as leis de Kepler não justificam a afirmação do astronauta porque elas versam sobre forma da órbita, período da órbita e área varrida na órbita. Essa afirmação explica-se pelo Princípio Fundamental da Dinâmica, pois o que está em questão são a massa e o peso do telescópio. Como o astronauta e o telescópio estão em órbita, estão sujeitos apenas à força peso, e, consequentemente, à mesma aceleração (centrípeta), que é a da gravidade local, tendo peso APARENTE nulo. R = P m a = m g a = g. É pelo mesmo motivo que os objetos flutuam dentro de uma nave. Em Física, diz-se nesse caso que os corpos estão em estado de imponderabilidade. Apenas para complementar: considerando R = 6.400 km o raio da Terra, à altura h = 540 km, o raio da órbita do telescópio é r = R + h = 6.400 + 540 = 6.940 km. De acordo com a lei de Newton da
gravitação, a intensidade do campo gravitacional num ponto da órbita é g = g R 0 r, sendo g 0 = 10 2 m/s 2 6.400 2. Assim, g = 10 = 8,5 m/s. 6.940 na superfície terrestre. 2 Ou seja, o peso REAL do telescópio na órbita é 85% do seu peso RESPOSTA: (D) 5. Em uma experiência no laboratório de eletricidade, um aluno verificou, no circuito abaixo, que a intensidade de corrente no resistor de 3Ω é 0,4A. Sabendo que a fem do gerador é 4,5V, esse aluno pode, corretamente, afirmar que a resistência interna desse gerador é a) 0,5Ω b) 0,4Ω c) 0,3Ω d) 0,2Ω e) 0,1Ω RESPOSTA ( A ) 6. Casamento real foi acompanhado por 2 bilhões, estima governo britânico. Veja o trajeto do casamento real, por Londres, observando a escala no mapa.
8h e 10 min - William e Kate- príncipe e princesa de Cambridge- já estão na carruagem aberta, que será puxada por seis cavalos. É a mesma carruagem usada por Diana no casamento em 1981. É uma State Landau de 1902. 8h e 11 min - Um pouco antes do previsto, o cortejo real entre a Abadia de Westminster e o Palácio de Buckingham tem início. 8h e 26 min - A carruagem dos noivos chega ao Palácio de Buckingham. Sobre o trajeto da carruagem é correto afirmar que: A) O espaço percorrido é igual ao módulo do deslocamento. B) O módulo da velocidade vetorial média é menor que o valor da velocidade escalar média. C) A carruagem necessariamente não teve aceleração durante seu trajeto. D) O tempo gasto desde a saída da igreja até o palácio foi de 16 min. E) O espaço percorrido é menor que o módulo do deslocamento. O espaço percorrido (medida da linha tracejada) é maior que o módulo do deslocamento (distância em linha reta do ponto de partida ao ponto de chegada). Opções A e E são (Falsas) O valor da velocidade escalar média é maior que o módulo da velocidade vetorial média. Opção B (Verdadeira). Como o trajeto tem trechos curvos a carruagem tem aceleração centrípeta necessariamente. Opção C (Falsa) O tempo gasto desde a saída da igreja até o palácio foi de 15 min. Opção D (Falsa) RESPOSTA (B) 7. Na figura abaixo temos uma lâmpada e um chuveiro com suas respectivas especificações. Para que a lâmpada consuma a mesma energia que o chuveiro consome num banho de 20 minutos, ela deverá ficar acesa ininterruptamente, por aproximadamente A) 53 h B) 113 h C) 107 h D) 38 h E) 34 h RESPOSTA ( D )
8. O Brasil pode se transformar no primeiro país das Américas a entrar no seleto grupo das nações que dispõem de trens-bala. O Ministério dos Transportes prevê o lançamento do edital de licitação internacional para a construção da ferrovia de alta velocidade Rio-São Paulo. A viagem ligará os 403 quilômetros entre a Central do Brasil, no Rio, e a Estação da Luz, no centro da capital paulista, em uma hora e 25 minutos. Disponível em: http://oglobo.globo.com. Acesso em: 14 jul. 2009. Devido à alta velocidade, um dos problemas a ser enfrentado na escolha do trajeto que será percorrido pelo trem é o dimensionamento das curvas. Considerando-se que uma aceleração lateral confortável para os passageiros e segura para o trem seja de 0,1 g, em que g é a aceleração da gravidade (considerada igual a 10 m/s 2 ), e que a velocidade do trem se mantenha constante em todo o percurso, seria correto prever que as curvas existentes no trajeto deveriam ter raio de curvatura mínimo de, aproximadamente, a) 80 m. b) 430 m. c) 800 m. d) 1.600 m. e) 6.400 m. Quanto se tem pela frente uma questão teste em que se deve chegar a um valor numérico, é recomendável dar uma olhadinha nos valores que estão nas opções. Se a diferença entre eles é relativamente grande, pode-se usar e abusar dos arredondamentos, como será feito nesse teste. Dados: S = 403 km 400 km = 4 10 5 m; t = 85 min = 5,1 10 3 s 5 10 3 s. A velocidade média (v m ) do trem-bala é: v 5 S 4 10 = = = 80 m/s. t 5 10 m 3 2 2 2 v v 80 A aceleração lateral (centrípeta - a c ) é: ac = r = = r = 6.400 m. r a 0,1(10) c RESPOSTA: (E) 9. Os flashes eletrônicos são uma solução simples e barata para o problema inerente à fotografia. Sua única finalidade é emitir um curto lampejo de luz brilhante quando você libera o obturador. Isso ilumina o ambiente pela fração de segundo em que o filme é exposto. Um flash de câmera padrão é uma ótima demonstração de como componentes eletrônicos básicos podem trabalhar juntos em um circuito simples. O circuito do flash armazena a carga em um capacitor de capacitância de 6µF quando fica ligado por um certo tempo a uma bateria de 12V da câmera como mostra o circuito.a carga armazenada pelo capacitor, em µc, é aproximadamente: A) 0,5 B) 2,0 C) 6,0 D) 12,0 E) 72,0 A carga armazenada pelo capacitor é dada pela expressão:
Q = C.V -----> Q = 6 x 12 ------> Q = 72 µc RESPOSTA ( E ) 10.Rua da Passagem Os automóveis atrapalham o trânsito. Gentileza é fundamental. Não adianta esquentar a cabeça. Menos peso do pé no pedal. O trecho da música, de Lenine e Arnaldo Antunes (1999), ilustra a preocupação com o trânsito nas cidades, motivo de uma campanha publicitária de uma seguradora brasileira. Considere dois automóveis, A e B, respectivamente conduzidos por um motorista imprudente e por um motorista consciente e adepto da campanha citada. Ambos se encontram lado a lado no instante inicial t = 0 s, quando avistam um semáforo amarelo (que indica atenção, parada obrigatória ao se tornar vermelho). O movimento de A e B pode ser analisado por meio do gráfico, que representa a velocidade de cada automóvel em função do tempo. As velocidades dos veículos variam com o tempo em dois intervalos: (I) entre os instantes 10s e 20s; (II) entre os instantes 30s e 40s. De acordo com o gráfico, quais são os módulos das taxas de variação da velocidade do veículo conduzido pelo motorista imprudente, em m/s 2, nos intervalos (I) e (II), respectivamente? a) 1,0 e 3,0 b) 2,0 e 1,0 c) 2,0 e 1,5 d) 2,0 e 3,0 e) 10,0 e 30,0 Pelo gráfico, percebe-se que o motorista imprudente é o condutor do veículo A, que recebe acelerações e desacelerações mais bruscas. 30 10 20 De 10 s a 20 s: a (I) = = 20 10 10 0 30 30 De 30 s a 40 s: a (II) = = 40 30 10 a (I) = 2,0 m/s 2. a (II) = 3,0 m/s 2. RESPOSTA ( D )