1ª Questão As companhias de energia elétrica nos cobram pela energia que consumimos. Essa energia é dada pela expressão E = U i t em que U é a tensão que alimenta nossa residência, i a intensidade de corrente que circula por determinado aparelho, t é o tempo em que ele fica ligado e a expressão U i é a potência (P) necessária para dado aparelho funcionar. Assim, em um aparelho que suporta o dobro da tensão e consome a mesma potência P a corrente necessária para seu funcionamento será a metade. Mas as perdas de energia que ocorrem por efeito joule (aquecimento em virtude da resistência R) são medidas por E = R i 2 t. Então, para um mesmo valor de R e t quando i diminui, essa perda também será reduzida. Além disso, sendo menor a corrente, podemos utilizar condutores de menor área de secção transversal, o que implicará, ainda, economia de material usado na confecção dos condutores. (Regina Pinto de Carvalho. Física do dia a dia, 2003. Adaptado.) Baseando-se nas informações contidas no texto, é correto afirmar que: (A) se a resistência elétrica de um condutor é constante, em um mesmo intervalo de tempo, as perdas por efeito joule em um condutor são inversamente proporcionais à corrente que o atravessa. (B) é mais econômico usarmos em nossas residências correntes elétricas sob tensão de 110V do que de 220V (C) em um mesmo intervalo de tempo, a energia elétrica consumida por um aparelho elétrico varia inversamente com a potência desse aparelho. (D) uma possível unidade de medida de energia elétrica é o kva (quilovolt ampère), que pode, portanto, ser convertida para a unidade correspondente do Sistema Internacional, o joule. (E) para um valor constante de tensão elétrica, a intensidade de corrente que atravessa um condutor será tanto maior quanto maior for a área de sua secção transversal. 2ª Questão Suponha um fio cilíndrico de comprimento L, resistividade 1 e raio da seção transversal circular R. Um engenheiro eletricista, na tentativa de criar um fio cilíndrico menor em dimensões físicas, mas com mesma resistência, muda o comprimento do fio para L/2, o raio da seção transversal circular para R/3 e a resistividade do material de que é feito o fio para 2 dessa forma, a razão entre 2 e 1 para que as resistências do segundo e do primeiro fio sejam iguais, deve ser de (A) 1/9 (B) 2/3 (C) 2/9 (D) 5/3 (E) 7/9 3ª Questão Recentemente foram obtidos os fios de cobre mais finos possíveis, contendo apenas um átomo de espessura, que podem, futuramente, ser utilizados em microprocessadores. O chamado nanofio, representado na figura, pode ser aproximado por um pequeno cilindro de comprimento 0,50nm (1,0nm = 10 9 m). A seção reta de um átomo de cobre é 0,050nm 2 e a resistividade do cobre é 17 nm. Um engenheiro precisa estimar se seria possível introduzir esses nanofios nos microprocessadores atuais. Um nanofio utilizando as aproximações propostas possui resistência elétrica de (A) 170n (B) 0,17n (C) 1,7n (D) 17n 4ª Questão (E) 170 Dois fios, f1 e f2, feitos de um mesmo material, estão submetidos à mesma tensão elétrica. O comprimento do fio 1 é três vezes o comprimento do fio 2, e a área da secção reta do fio 1 é igual a três meios da secção reta do fio 2. A razão entre as intensidades das correntes elétricas entre os fios 1 e 2 é: (A) 0,50 (B) 1,0 (C) 1,5 (D) 2,0 (E) 2,5 5ª Questão Em dias frios, o chuveiro elétrico é geralmente regulado para a posição inverno. O efeito dessa regulagem é alterar a resistência elétrica do resistor do chuveiro de modo a aquecer mais, e mais rapidamente, a água do banho. Para isso, essa resistência deve ser: (A) diminuída, aumentando-se o comprimento do resistor. (B) aumentada, aumentando-se o comprimento do resistor. (C) diminuída, diminuindo-se o comprimento do resistor. (D) aumentada, diminuindo-se o comprimento do resistor. (E) aumentada, aumentando-se a voltagem nos terminais do resistor. Campus Tijuca II - 1
6ª Questão O professor Ronaldo, de Física, em uma aula sobre resistores e suas aplicações, questiona seus alunos sobre o que eles poderiam fazer para conseguir água mais quente de seus chuveiros elétricos. Várias respostas surgiram, e apenas uma estava correta. Assinale a resposta correta dada pelo aluno. (A) podemos diminuir o comprimento do resistor. Com isso, aumentaríamos a corrente elétrica e, (B) podemos aumentar o comprimento do resistor. Com isso, aumentaríamos a corrente elétrica e, (C) podemos diminuir a área da secção transversal do resistor. Com isso, aumentaríamos a corrente elétrica e, consequentemente, teríamos mais energia elétrica (D) podemos aumentar o comprimento do resistor. Com isso, diminuiríamos a corrente elétrica e, (E) podemos aumentar a resistividade do material do resistor. Com isso, aumentaríamos a corrente elétrica e, consequentemente, teríamos mais energia elétrica 7ª Questão A resistência elétrica de um fio é determinada pelas suas dimensões e pelas propriedades estruturais do material. A condutividade ( ) caracteriza a estrutura do material, de tal forma que a resistência de um fio pode ser determinada conhecendo-se L, o comprimento do fio e A, a área de seção reta. A tabela relaciona o material à sua respectiva resistividade em temperatura ambiente. 8ª Questão Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0V; 20mA. Isso significa que a resistência elétrica do seu filamento é de: (A) 150, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada. (B) 300, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada. (C) 300 com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada. (D) 300, com a lâmpada acesa e tem um valor bem menor quando apagada. (E) 600, com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada. 9ª Questão O gráfico da figura 1 mostra como a resistividade de determinado material varia, conforme a temperatura de um resistor é aumentada. Considere desprezíveis as alterações nas dimensões do fio, dadas pela variação de temperatura, e responda. Dos gráficos seguintes, aquele que pode representar a variação da potência elétrica dissipada por um fio resistivo cilíndrico, feito desse material e mantido sob uma diferença de potencial constante, é: Material Tabela de condutividade Condutividade (Sm/mm 2 ) Alumínio 34,2 Cobre 61,7 Ferro 10,2 Prata 62,5 Tungstênio 18,8 Mantendo-se as mesmas dimensões geométricas, o fio que apresenta menor resistência elétrica é aquele feito de: (A) tungstênio (B) alumínio (C) ferro (D) cobre (E) prata 10ª Questão Um dos hábitos de higiene que proporciona uma vida saudável é o banho diário. Na possibilidade de se utilizar um chuveiro elétrico, esse hábito pode-se tornar desagradável quando nos dias frios a água é pouco aquecida. Para melhorar o aquecimento sem alterar o fluxo de água e a posição da chave seletora, uma pessoa retira 1/6 do comprimento do resistor. Considerando que a tensão nos terminais do chuveiro se mantém constante, é correto afirmar que a razão entre as potências antes e após a redução do comprimento do resistor é: (A) 6/1 (B) 6/5 (C) 1/6 (D) 1/1 (E) 5/6 Campus Tijuca II - 2
11ª Questão O conhecimento científico tem auxiliado a agricultura em sua busca por melhor produtividade e, por esse motivo, são pesquisadas muitas características físicas do solo úmido, como sua capacidade de conduzir eletricidade, uma característica física que está associada: (A) a resistência elétrica do solo. (B) a potência elétrica do solo. (C) a energia elétrica do solo. (D) a tensão elétrica do solo. (E) ao magnetismo do solo. 12ª Questão O chuveiro da casa de Cida tem uma potência de 4300W na posição inverno. Como estava quente, Cida mudou a posição do chuveiro para a posição verão, alterando a resistência elétrica e a potência do chuveiro. Ao fazer isso, o chuveiro de Cida: (A) teve a resistência aumentada e a corrente diminuída. (B) teve a resistência aumentada e a corrente também aumentada. (C) teve a resistência diminuída e a corrente aumentada. (D) teve a resistência diminuída e a corrente também diminuída. 13ª Questão O poraquê é um peixe elétrico que vive nas águas amazônicas. Ele é capaz de produzir descargas elétricas elevadas pela ação de células musculares chamadas eletrócitos. Cada eletrócito pode gerar uma diferença de potencial de cerca de 0,14V. Um poraquê adulto possui milhares dessas células dispostas em série que podem, por exemplo, ativar-se quando o peixe se encontra em perigo ou deseja atacar uma presa. Intensidade de corrente elétrica Até 10mA De 10mA até 20mA De 20mA até 100mA De 100mA até 3,0A Acima de 3,0A Dano biológico Apenas formigamento Contrações musculares Convulsões e parada respiratória Fibrilação ventricular Parada cardíaca e queimaduras graves (José Enrique R. Duran. Biofísica: fundamentos e aplicações, 2003. Adaptado.) Considere um poraquê que, com cerca de 8000 eletrócitos, produza uma descarga elétrica sobre o corpo de uma pessoa. Sabendo que a resistência elétrica da região atingida pela descarga é de 6000 de acordo com a tabela, após o choque essa pessoa sofreria: (A) parada respiratória. (B) apenas formigamento. (C) contrações musculares. (D) fibrilação ventricular. (E) parada cardíaca. 14ª Questão Quando as fontes de tensão contínua que alimentam os aparelhos elétricos e eletrônicos são desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tensão de U = 0V Um estudante interessado em estudar tal fenômeno usa um amperímetro e um relógio para acompanhar o decréscimo da corrente que circula pelo circuito a seguir em função do tempo, após a fonte ser desligada em t = 0s Usando os valores de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que a diferença de potencial sobre o resistor R = 0,50k para t = 400ms é igual a: A corrente elétrica que atravessa o corpo de um ser humano pode causar diferentes danos biológicos, dependendo de sua intensidade e da região que ela atinge. A tabela indica alguns desses danos em função da intensidade da corrente elétrica. (A) 6,0V (B) 12V (C) 20V (D) 40V Campus Tijuca II - 3
15ª Questão Para fazer o aquecimento de uma sala durante o inverno, uma família utiliza um aquecedor elétrico ligado à rede de 120V A resistência elétrica de operação apresentada por esse aquecedor é de 14,4. Se essa família utilizar o aquecedor diariamente, por três horas, qual será o custo mensal cobrado pela companhia de energia se a tarifa for de R$ 0,25 por kwh? Considere o mês de 30 dias. (A) R$ 15,00 (B) R$ 22,50 (C) R$ 18,30 (D) R$ 52,40 (E) R$ 62,80 16ª Questão Uma vez que a produção de energia elétrica, em qualquer de suas modalidades, tem impactos ambientais, inovações que levem à diminuição do consumo de energia são necessárias. Assim, as antigas lâmpadas incandescentes vêm sendo substituídas por alternativas energeticamente mais eficientes. Naquele tipo de lâmpada, a emissão de luz ocorre quando a temperatura de um filamento de tungstênio é elevada a valores entre 2700K e 3300K. Esse aquecimento ocorre como resultado da dissipação da energia dos elétrons ao serem transportados através do condutor. Aquecimento e emissão de radiação infravermelha consomem cerca de 90% da energia elétrica fornecida para a lâmpada. Com base nesse conhecimento, considere a situação representada na tira a seguir. Por que uma lâmpada incandescente de 100W a 110V como a usada pelo personagem da tira, queima quando ligada em uma rede de 220V? (A) ao dobrar a tensão, a lâmpada dissipa energia a uma taxa quatro vezes maior. (B) ao dobrar a tensão, a lâmpada dissipa energia a uma taxa duas vezes maior. (C) ao dobrar a corrente, a lâmpada dissipa energia a uma taxa duas vezes maior. (D) ao dobrar a corrente, a resistência da lâmpada cai à metade. (E) ao dobrar a corrente, a potência da lâmpada cai à metade. 17ª Questão A Companhia do Latão é um grupo de teatro influenciado pela obra de Bertolt Brecht cujas peças criticam a sociedade atual. Os cenários são simples e despojados e dão margem à imaginação da plateia, fazendo-a cúmplice dos atores e, em muitas ocasiões, parte do espetáculo. Na criação da atmosfera cênica na peça Ópera dos Vivos, a Companhia utilizou oito baldes plásticos vermelhos, cada um deles com uma lâmpada de 159W em seu interior. Se todas essas lâmpadas fossem mantidas acesas durante meia hora, ao longo da apresentação, a energia utilizada por elas seria, em watt-hora: (A) 600 (B) 800 (C) 900 (D) 1200 (E) 1500 18ª Questão Em uma empresa de computação gráfica, os profissionais utilizam notebooks para a execução de seus trabalhos. No intuito de obter melhores imagens, eles conectam os notebooks em monitores de alta definição, os quais consomem 250W de potência cada um, ligados na rede elétrica de 125V Quatro desses monitores ficam ligados dez horas por dia cada um durante os vinte cinco dias do mês; o quilowatt-hora da distribuidora de energia elétrica custa R$ 0,50 já com os impostos. Os acréscimos na intensidade da corrente elétrica lançada ao recinto de trabalho e na despesa de energia elétrica dessa empresa nesse mês, apenas devido ao uso dos monitores, devem ser, respectivamente, de (A) 4,0A e R$ 120,00 (B) 4,0A e R$ 125,00 (C) 8,0A e R$ 125,00 (D) 8,0A e R$ 150,00 (E) 10ª e R$ 150,00 19ª Questão Em uma residência com quatro pessoas, cada uma delas utiliza diariamente um chuveiro de 4800W ligado por 10 minutos durante o banho. Além disso, essa casa é iluminada por dez lâmpadas fluorescentes de 20W cada. Para que o consumo de energia dessas lâmpadas seja o mesmo do chuveiro em trinta Campus Tijuca II - 4
dias, elas devem ficar ligadas continuamente durante: (A) dois dias (C) quinze dias 20ª Questão Nos anúncios da tevê: (B) cinco dias (D) vinte dias Somos lindos, sorridentes, Cabelos longos e radiosos... (Sísifo desce a montanha) Affonso chegou em casa, acendeu uma lâmpada, cuja potência é de 60W, e, em seguida, ligou a televisão, cuja potência é de 90W. A lâmpada e a televisão ficaram ligadas por uma hora. Com relação ao consumo de energia elétrica e à tensão elétrica nesse intervalo de tempo, é correto afirmar que: (A) o consumo da lâmpada é maior, mas a tensão nos dois aparelhos é a mesma. (B) tanto o consumo quanto a tensão na televisão são maiores. (C) tanto o consumo quanto a tensão na lâmpada são maiores. (D) o consumo na televisão é maior, mas a tensão nos dois aparelhos é a mesma. 21ª Questão Ao entrar em uma loja de materiais de construção, um eletricista vê o seguinte anúncio: Economize: Lâmpadas fluorescentes de 15W têm a mesma luminosidade (iluminação) que lâmpadas incandescentes de 60W de potência. De acordo com o anúncio, com o intuito de economizar energia elétrica, o eletricista troca uma lâmpada incandescente por uma fluorescente e conclui que, em uma hora, a economia de energia elétrica, em kwh, será de (A) 0,015 (B) 0,025 (C) 0,030 (D) 0,040 (E) 0,045 22ª Questão A favor da sustentabilidade do planeta, os aparelhos que funcionam com eletricidade estão recebendo sucessivos aperfeiçoamentos. O exemplo mais comum são as lâmpadas eletrônicas que, utilizando menor potência, iluminam tão bem quanto as lâmpadas de filamento. Então, analise as afirmativas: I. A corrente elétrica que circula nas lâmpadas incandescentes é menor do que a que circula nas lâmpadas eletrônicas. II. Substituindo uma lâmpada incandescente por uma eletrônica, esta fica com a mesma ddp que aquela. III. A energia dissipada na lâmpada incandescente é menor do que na lâmpada eletrônica. Está(ão) correta(s) (A) apenas I e II (C) apenas I e III (E) I, II e III Leia o texto: (B) apenas II (D) apenas III. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de 1440W e que sua tensão de funcionamento é de 110V. 23ª Questão Bruno comprou um desses ferros e, para utilizálo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110V disponível no cômodo em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5,0A, 10A, 15A, 20A e 25A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades. Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar, em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Bruno, será a que suporta o máximo de: (A) 5,0A (B) 10A (C) 15A (D) 20A (E) 25A 24ª Questão No reservatório de um vaporizador elétrico são colocados 300g de água, cuja temperatura inicial é 20 C. No interior desse reservatório encontra-se um resistor de 12 que é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10A quando o aparelho está em funcionamento. Considerando que toda energia elétrica é convertida em energia térmica e é integralmente absorvida pela água, o tempo que o aparelho deve permanecer ligado para vaporizar 1/3 da massa de água colocada no reservatório deve ser de: Adote: 1,0cal = 4,2J Calor específico da água igual a 1,0cal/g C; Calor latente de vaporização da água igual a 540cal/g; P = 1,0atm (A) 3,0min 37s (B) 4,0min 33s (C) 4,0min 07s (D) 36min 10s (E) 45min 30s Campus Tijuca II - 5