COMPETÊNCIAS E HABILIDADES CADERNO 10 PROF.: Célio Normando CA 6 - Apropriar-se de conhecimentos da Física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H22 Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações 1. (ENEM 2008) A passagem de uma quantidade adequada de corrente elétrica pelo filamento de uma lâmpada deixa-o incandescente, produzindo luz. O gráfico abaixo mostra como a intensidade da luz emitida pela lâmpada está distribuída no espectro eletromagnético, estendendo-se desde a região do ultravioleta (UV) até a região do infravermelho. A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quantidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindo-se que essas duas quantidades possam ser estimadas, respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente A) 10%. B) 15%. C) 25%. D) 50%. E) 75%. SOLUÇÃO: De acordo com a definição fornecida no enunciado, a eficiência luminosa (η) é dada por: Vamos admitir que cada quadrado tenha área correspondente a uma unidade (1u). As figuras a seguir indicam as áreas A1 e AT estimadas.
Assim, o valor aproximado de η é: RESPOSTA (C) OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações 2. (ENEM 2007) Explosões solares emitem radiações eletromagnéticas muito intensas e ejetam, para o espaço, partículas carregadas de alta energia, o que provoca efeitos danosos na Terra. O gráfico a seguir mostra o tempo transcorrido desde a primeira detecção de uma explosão solar até a chegada dos diferentes tipos de perturbação e seus respectivos efeitos na Terra. Considerando-se o gráfico, é correto afirmar que a perturbação por ondas de rádio geradas em uma explosão solar A) dura mais que uma tempestade magnética. B) chega à Terra dez dias antes do plasma solar. C) chega à Terra depois da perturbação por raios X. D) tem duração maior que a da perturbação por raios X. E) tem duração semelhante à da chegada à Terra de partículas de alta energia. SOLUÇÃO: A perturbação por raio X dura cerca de 10 min. A perturbação nas transmissões de rádio duram, aproximadamente, até 4 horas. RESPOSTA (D) OBJETO DO CONHECIMENTO: Óptica da visão Defeitos visuais 3. (ENEM 2009) Sabe-se que o olho humano não consegue diferenciar componentes de cores e vê apenas a cor resultante, diferentemente do ouvido, que consegue distinguir, por exemplo, dois instrumentos diferentes tocados simultaneamente. Os raios luminosos do espectro visível, que têm comprimento de onda entre 380nm e 780nm, incidem na córnea, passam pelo cristalino e são projetados na retina. Na retina, encontram-se dois tipos de fotorreceptores, os cones e os bastonetes, que convertem a cor e a intensidade da luz recebida em impulsos nervosos. Os cones distinguem as cores primárias: vermelho, verde e azul, e os bastonetes diferenciam apenas níveis de intensidade, sem separar comprimentos de onda. Os
impulsos nervosos produzidos são enviados ao cérebro por meio do nervo óptico, para que se dê a percepção da imagem. Um indivíduo que, por alguma deficiência, não consegue captar as informações transmitidas pelos cones, perceberá um objeto branco, iluminado apenas por luz vermelha, como A) um objeto indefinido, pois as células que captam a luz estão inativas. B) um objeto rosa, pois haverá mistura da luz vermelha com o branco do objeto. C) um objeto verde, pois o olho não consegue diferenciar componentes de cores. D) um objeto cinza, pois os bastonetes captam luminosidade, porém não diferenciam cor. E) um objeto vermelho, pois a retina capta a luz refletida pelo objeto, transformando-a em vermelho. SOLUÇÃO: Como o indivíduo apresenta defeito em captar informações transmitidas pelos cones, e portanto deficiência na percepção das cores, só se valerá dos bastonetes e perceberá as imagens apenas em tons de cinza. Caso o indivíduo não apresentasse tal defeito ele veria o objeto vermelho, pois a retina captaria a luz vermelha refletida pelo objeto. RESPOSTA (D) OBJETO DO CONHECIMENTO: Intensidade de ondas eletromagnéticas 4. (ENEM 2009) O progresso da tecnologia introduziu diversos artefatos geradores de campos eletromagnéticos. Uma das mais empregadas invenções nessa área são os telefones celulares e smartphones. As tecnologias de transmissão de celular atualmente em uso no Brasil contemplam dois sistemas. O primeiro deles é operado entre as freqüências de 800MHz e 900MHz e constitui os chamados sistemas TDMA/CDMA. Já a tecnologia GSM, ocupa a freqüência de 1.800MHz. Considerando que a intensidade de transmissão e o nível de recepção celular sejam os mesmos para as tecnologias de transmissão TDMA/CDMA ou GSM, se um engenheiro tiver de escolher entre as duas tecnologias para obter a mesma cobertura, levando em consideração apenas o número de antenas em uma região, ele deverá escolher: A) a tecnologia GSM, pois é a que opera com ondas de maior comprimento de onda. B) a tecnologia TDMA/CDMA, pois é a que apresenta Efeito Dopler mais pronunciado. C) a tecnologia GSM, pois é a que utiliza ondas que se propagam com maior velocidade. D) qualquer uma das duas, pois as diferenças nas frequências são compensadas pelas diferenças nos comprimentos de onda. E) qualquer uma das duas, pois nesse caso as intensidades decaem igualmente da mesma forma, independentemente da frequência. SOLUÇÃO: Considerando que a antena emissora das ondas eletromagnéticas seja uma fonte puntiforme e que o ar seja um meio não dissipativo, a intensidade (I) das ondas eletromagnéticas (I) em um dado ponto do meio, distante r da fonte emissora, é dada por: Como a intensidade I não depende da frequencia e varia da mesma maneira com a distância para as duas tecnologias citadas, o engenheiro poderá escolher qualquer uma das duas. RESPOSTA (E) OBJETO DO CONHECIMENTO: Radiação do calor 5. (ENEM 2007) A pele humana é sensível à radiação solar, e essa sensibilidade depende das características da pele. Os filtros solares são produtos que podem ser aplicados sobre a pele para protegê-la da radiação solar. A eficácia dos filtros solares é definida pelo fator de proteção solar (FPS), que indica quantas vezes o tempo de exposição ao sol, sem o risco de vermelhidão, pode ser aumentado com o uso do protetor solar. A tabela seguinte reúne informações encontradas em rótulos de filtros solares.
As informações anteriores permitem afirmar que A) as pessoas de pele muito sensível, ao usarem filtro solar, estarão isentas do risco de queimaduras. B) o uso de filtro solar é recomendado para todos os tipos de pele exposta à radiação solar. C) as pessoas de pele sensível devem expor-se 6 minutos ao sol antes de aplicarem o filtro solar. D) pessoas de pele amarela, usando ou não filtro solar, devem expor-se ao sol por menos tempo que pessoas de pele morena. E) o período recomendado para que pessoas de pele negra se exponham ao sol é de 2 a 6 horas diárias. SOLUÇÃO: A tabela mostra que, seja qual for o tipo de pele, é recomendável o uso de protetor solar, sempre que o indivíduo se exponha ao sol. Afirmativa (B) correta e (C) errada. Apesar do uso de filtros solares, as pessoas não ficam isentas do risco de queimaduras. Afirmativa (A) errada. O fator de proteção solar (FPS), como diz o texto, indica apenas quantas vezes o tempo de exposição ao sol, sem o risco de vermelhidão, pode ser aumentado com o uso do protetor solar e não o tempo de exposição ao Sol. Afirmativa (E) errada. As pessoas de pele amarela e morena têm a mesma sensibilidade quanto a exposição às radiações solares. Afirmativa (D) errada RESPOSTA (B) OBJETO DO CONHECIMENTO: Radiação do calor 6. (ENEM 2007) Uma família de europeus escolheu as praias do Nordeste para uma temporada de férias. Fazem parte da família um garoto de 4 anos de idade, que se recupera de icterícia, e um bebê de 1 ano de idade, ambos loiros de olhos azuis. Os pais concordam que os meninos devem usar chapéu durante os passeios na praia. Entretanto, divergem quanto ao uso do filtro solar. Na opinião do pai, o bebê deve usar filtro solar com FPS 20 e o seu irmão não deve usar filtro algum porque precisa tomar sol para se fortalecer. A mãe opina que os dois meninos devem usar filtro solar com FPS 20. Na situação apresentada, comparada à opinião da mãe, a opinião do pai é A) correta, porque ele sugere que a família use chapéu durante todo o passeio na praia. B) correta, porque o bebê loiro de olhos azuis tem a pele mais sensível que a de seu irmão. C) correta, porque o filtro solar com FPS 20 bloqueia o efeito benéfico do sol na recuperação da icterícia. D) incorreta, porque o uso do filtro solar com FPS 20, com eficiência moderada, evita queimaduras na pele. E) incorreta, porque é recomendado que pessoas com olhos e cabelos claros usem filtro solar com FPS 20. SOLUÇÃO: A opinião do pai é incorreta, pois a pele humana é sensível à radiação solar. Como ambos os filhos têm olhos e cabelos claros, é recomendado que usem filtro solar com FPS maior ou igual a 20. RESPOSTA (E)
CA 6 - Apropriar-se de conhecimentos da Física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H23 Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas. OBJETO DO CONHECIMENTO: Obtenção de Energia 7. (ENEM 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? A) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração. B) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia. C) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população. D) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local. E) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída. SOLUÇÃO: O enunciado exige menor impacto ambiental. Já que a incidência solar na região é alta, a melhor forma para obtenção de energia é a fotovoltaica. RESPOSTA (D). OBJETO DO CONHECIMENTO: Consumo de Energia 8. (CPS 2011) Uma das dúvidas mais frequentes das pessoas sobre atividade física é o gasto calórico dos exercícios. Quem deseja emagrecer quer saber exatamente quanto gasta em determinada atividade e quanto consome em determinada refeição. Este cálculo depende de muitos fatores. O gasto calórico dos exercícios varia de pessoa para pessoa, dependendo do metabolismo de cada uma delas (da genética e do biotipo), do tempo e da intensidade do exercício. Assim, o gasto calórico, numa atividade específica, difere entre uma pessoa de 90 kg e uma de 50 kg. A tabela a seguir mostra o gasto calórico aproximado de algumas atividades: Atividade Gasto calórico* (em quilocalorias/minuto) Andar de bicicleta 4 Dançar 7 Esteira (andar acelerado) 9 Correr (no plano) 10 Spinning 13 *para uma pessoa de 60 kg (Valéria Alvin Igayara de Souza Disponível em: http://cyberdiet.terra.com.br/gasto-calorico-dos-exercicios-3-1-2-326.html. Acesso em: 27.08.2010. Adaptado) Se uma pessoa de 60 kg comer uma fatia de pizza de mozzarella* que tem 304 quilocalorias, se arrepender e desejar queimá-las, deverá de acordo com essa tabela, em princípio, A) dançar por cerca de 45 minutos. B) fazer spinning por cerca de 15 minutos. C) andar de bicicleta por cerca de 60 minutos.
D) correr em terreno plano por cerca de 18 minutos. E) andar acelerado na esteira por cerca de 20 minutos. SOLUÇÃO: A tabela mostra a energia gasta em cada uma das atividades, dentro do tempo especificado em cada uma das proposições, destacando aquela que mais se aproxima do gasto de 304 quilocalorias. Atividade Gasto calórico* (kcal/min) Tempo de atividade (min) Energia gasta (kcal) Andar de bicicleta 4 60 240 Dançar 7 45 315 Esteira (andar acelerado) 9 20 180 Correr (no plano) 10 18 180 Spinning 13 15 195 RESPOSTA (A) OBJETO DO CONHECIMENTO: Consumo de Energia 9. (ENEM 2009) No século XXI, racionalizar o uso da energia é uma necessidade imposta ao homem devido ao crescimento populacional e aos problemas climáticos que o uso da energia, nos moldes em que vem sendo feito, tem criado para o planeta. Assim, melhorar a eficiência no consumo global de energia torna-se imperativo. O gráfico, a seguir, mostra a participação de vários setores da atividade econômica na composição do PIB e sua participação no consumo final de energia no Brasil. Considerando os dados apresentados, a fonte de energia primária para a qual uma melhoria de 10% na eficiência de seu uso resultaria em maior redução no consumo global de energia seria A) o carvão B) o petróleo C) a biomassa D) o gás natural
E) a hidroeletricidade SOLUÇÃO: O gráfico mostra que o setor que apresenta maior consumo percentual de energia é o setor de Transporte, que usa basicamente como fonte de energia primária o petróleo. RESPOSTA (B). OBJETO DO CONHECIMENTO: Fontes de Energia Utilização - Transformação 10. A energia eólica é a energia que provém do vento e tem sido aproveitada, desde a Antiguidade, para mover barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover suas pás. Nos moinhos de vento, a energia eólica é transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água; os moinhos são, ainda, utilizados para a fabricação de farinhas e para drenagem de canais. Na atualidade, utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores. Conciliar a condição de produção associada à qualidade de vida humana sem comprometer a sobrevivência do planeta e de sua própria espécie é responsabilidade de todos os cidadãos, governos, empresas... que têm o desafio de criar uma relação harmônica entre as dimensões da sustentabilidade: econômica, social, política e ambiental. Relativo às fontes de geração de energia, uso e transformação, é correto afirmar que: A) a utilização da energia eólica fere os princípios da sustentabilidade, comprometendo o controle do aquecimento global. B) o clima e a geografia do Brasil facilitam a utilização da energia eólica como matriz energética devido à potência de seus ventos. C) a energia eólica não é renovável, uma vez que se esgota nas regiões globais com pequena malha hidroclimática. D) o princípio da sustentabilidade baseia-se no progresso, entendido como um movimento progressivo da civilização humana para a perfeição e o aumento da qualidade de vida, sem levar em conta os limites ambientais. E) a quantidade de eletricidade gerada pelo vento depende apenas da quantidade de vento que passa pela hélice. SOLUÇÃO: A energia eólica é uma energia renovável e no Brasil a potência dos ventos facilita a utilização deste tipo de energia devido nosso clima e geografia. RESPOSTA (B) GABARITO 1. C 2. D 3. D 4. E 5. B 6. E 7. D 8. A 9. B 10. B