Ciências da Natureza e suas Tecnologias

(1)

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

TC 1 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 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 4, 6 e 8

H6 - Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou

sistemas tecnológicos de uso comum.

Na questão 2

Competência de área 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental

a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações

científico-tecnológicos.

H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos

naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles

envolvidos.

Na questão 10

Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los

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 9

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.

(2)

TC 1 ENEM 2011 PROF.: Célio Normando

1.

Uma menina, segurando uma bola de tênis, corre com velocidade constante, de módulo igual a 10,8 km/h, em trajetória retilínea, numa quadra plana e horizontal. Num certo

instante, a menina, com o braço esticado horizontalmente ao lado do corpo, sem alterar o seu estado de movimento, solta a bola, que leva 0,5 s para atingir o solo. As distâncias sm e sb percorridas, respectivamente, pela menina e pela bola, na direção horizontal, entre o instante em que a menina soltou a bola (t = 0 s) e o instante t = 0,5 s, valem:

a) sm = 1,25 m e sb = 0 m.

b) sm = 1,25 m e sb = 1,50 m. NOTE E ADOTE

Desconsiderar efeitos dissipativos. c) sm = 1,50 m e sb = 0 m.

d) sm = 1,50 m e sb = 1,25 m. e) sm = 1,50 m e sb = 1,50 m.

Resolução SOLUÇÃO:

Tanto a menina quanto a bola apresentam inicialmente a mesma velocidade na direção horizontal, que permanecerá constante durante a queda da bola. Logo, a distância percorrida na horizontal por ambos os corpos será:

V horizontal = ∆s horizontal / ∆t

(v horizontal = 10,8 km/h ÷ 3,6 = 3 m/s)

3 = ∆s horizontal / 0,5 ---> ∆s horizontal = 1,50 m

Observação: como a distância percorrida na horizontal é a mesma para ambos os corpos, a única

alternativa seria a e, sendo possível obter a resposta dessa questão sem efetuar nenhuma operação

matemática.

Resposta ( E )

▼

2.

Abaixo você encontra o selo do PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica) para um chuveiro elétrico. Este selo é colado em todos os equipamentos

certificados pelo INMETRO e possui todas as informações necessárias para o consumidor comparar diversos aparelhos.

http://www.sabereletronica.com.br/secoes/ leitura/77/imprimir:yes (Acesso em 30 set. 2010).

(3)

A) um chuveiro elétrico da Classe A eleva a temperatura da água mais rapidamente que os das outras classes.

B) o consumo de energia elétrica do chuveiro classe D é menor que o de classe A para um mesmo tempo de funcionamento.

C) se aumentarmos a vazão da água que passa pelo chuveiro sem alterarmos a posição do cursor que controla a potência elétrica do chuveiro, a temperatura da água que sai do chuveiro fica a mesma.

D) se submetermos este chuveiro classe D à tensão de 110V, ele não aquecerá a água. E) se usarmos este chuveiro durante 10 min por dia na potência mínima, a energia elétrica consumida durante 1 mês será igual a 27,8kWh.

SOLUÇÃO:

A) Falsa, pois o chuveiro de maior potência será o que aumentará a temperatura da água mais rapidamente.

B) Falsa, visto que para um mesmo tempo de funcionamento consumirá mais energia o de maior potência.

C) Falsa. Quando a vazão aumenta, para uma mesma potência, a água sairá mais fria. D) Falsa. Se reduzirmos a tensão a potência diminui, porém a água aquecerá.

E) Verdadeira. De acordo com o selo, o consumo por minuto de utilização diária é 2,78 kWh durante o mês. Assim por 10 min de utilização diária o consumo mensal será de 27,8 kWh.

RESPOSTA ( E )

3

. Em um poste, uma trave horizontal feita de madeira serve de suporte para os três isoladores de alta tensão, responsáveis, também, por manter os fios sobrelevados.

Os pesos da trave e dos isoladores podem ser considerados desprezíveis. Cada fio exerce sobre seu isolador uma força vertical de intensidade 400 N e, por essa razão, além da trave ser presa diretamente ao poste, uma haste inclinada exerce um esforço adicional para cima, em newtons, de intensidade A) 100. B) 200. C) 300. D) 400. E) 600.

(4)

SOLUÇÃO:

RESPOSTA ( E )

4.

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.

SOLUÇÃO:Como a tensão (U) é constante, a potência (P) varia com a resistência (R) de acordo com a

expressão:

P = 2

U R .

Mas a 2ª lei de Ohm afirma que a resistência de um condutor depende da resistividade do material (ρρρρ), é diretamente proporcional ao comprimento (L) e inversamente a área da secção transversal (A), ou

seja:

R = L

A

ρ . Combinando essas expressões:

2 U A P . L = ρ

Concluímos dessa expressão resultante, que a potência dissipada é inversamente proporcional ao comprimento do resistor. Portanto, para aquecer a água do banho mais rapidamente a resistência deve ser diminuída, diminuindo-se o comprimento do resistor.

(5)

5.

Considere que, numa montanha-russa de um parque de diversões, os carrinhos do

brinquedo, de massa total m = 50 kg passem pelo ponto mais alto do loop, de tal forma que a intensidade da reação normal nesse instante seja nula.

Adotando r = 62,5m como o raio do loop e g = 10m/s2 a aceleração da gravidade local, podemos afirmar que a velocidade, em m/s, e a aceleração centrípeta, em m/s2, sobre os carrinhos na situação considerada valem, respectivamente,

A) 177,5 e 3125 B) 625 e 500 C) 2,5 e 312,5 D) 25 e nula E) 25 e 10 SOLUÇÃO:

Substituindo-se os valores obtém-se 25m/s e 10 m/s2

RESPOSTA ( E )

6.

Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão,como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados.

Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funciona-

(6)

mento, o motorista passou a conectá-lo em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o

a) azul. b) preto. c) laranja. d) amarelo. e) vermelho.

SOLUÇÃO:

Para cada farol, temos: P = U I

55 = 36I ---> i = 1,53 A

Para a ligação em paralelo, a corrente total será: Itotal = 2I = 3,06A

O fusível adequado de menor corrente admissível é o laranja, que suporta até 5,0A.

RESPOSTA ( C )

7.

Lucas foi presenteado com um ventilador que, 20 s após ser ligado, atinge uma frequência de 300 rpm em um movimento uniformemente acelerado. O espírito científico de Lucas o fez se perguntar qual seria o número de voltas efetuadas pelas pás do ventilador durante esse intervalo de tempo. Usando seus conhecimentos de Física, ele encontrou

A) 300 voltas B) 900 voltas C) 18000 voltas D) 50 voltas E) 6000 voltas SOLUÇÃO: RESPOSTA ( D )

(7)

8.

Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada.

O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção.

Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 110 V, em uma residência,

possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão utiliza 2100 W, na posição primavera, 2400 W e na posição inverno, 3200 W.

GREF. Física 3: Eletromagnetismo. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado). Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de

temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado?

a) 40 A b) 30 A c) 25 A d) 23 A e) 20 A SOLUÇÃO:

A corrente é máxima quando a potência máxima. Assim:

P 3.200

P U i i 29,1

U 110

= ⇒ = = ≅ A.

Portanto, deve ser utilizado um disjuntor de valor mínimo de 30 A.

RESPOSTA (B)

9.

No gráfico a seguir são apresentados os valores da velocidade v, em m/s, alcançada por um dos pilotos em uma corrida em um circuito horizontal e fechado, nos primeiros 14 segundos do seu movimento. Sabe-se que de 8 a 10 segundos a trajetória era retilínea. Considere g = 10 m/s2 e que para completar uma volta o piloto deve percorrer uma distância igual a 400 m.

A partir da análise do gráfico, é correto afirmar:

A) O piloto completou uma volta nos primeiros 8 segundos de movimento. B) O piloto demorou 10 segundos para completar uma volta.

(8)

C) A força resultante que agiu sobre o piloto, entre os instantes 8 e 10 segundos, tem módulo diferente de zero.

D) Entre os instantes 10 e 12 segundos, agiu sobre o piloto uma força resultante, cuja componente na direção do movimento é equivalente a três vezes o seu peso.

E) O piloto experimenta aceleração centrípeta entre os instantes 8 e 10 segundos.

SOLUÇÃO:

A). Falsa.

Utilizando a propriedade da área do gráfico v × t para os 8 primeiros segundos do movimento. ∆S = 8 x 80 / 2 ---> ∆S = 320m

B) Falsa

Analogamente, entre os instantes 0 e 10 s.

∆S = 480m, logo ele completou uma volta antes de t = 10s C) Falsa.

De acordo com o texto, o movimento entre os instantes 8 e 10 s é retilíneo. Observando o gráfico, o movimento é uniforme. Assim sendo, de acordo com o princípio da inércia, a resultante é nula. D) Verdadeira.

A resultante na direção do movimento pode assim ser obtida. RT = m • aT ---> RT = m • |a|

Sendo o movimento uniformemente variado:

RT = m | ∆v| / ∆t = m |20 – 80| / 12 – 10 ---> RT = 30 m (1)

O peso pode assim ser obtido: P = m • g ---> P = 10 m (2) Comparando-se as expressões (1) e (2): RT = 3P

E) Falsa

O movimento entre os instantes 8 e 10 s é retilíneo, logo a aceleração centrípeta é nula. RESPOSTA ( D )

10. Cientistas suecos criam pipa que gera energia elétrica debaixo

d’água

Nas águas do Mar do Norte, cientistas da Suécia encontraram uma forma limpa e surpreendente de gerar energia.

Parece brinquedo de criança, mas o papagaio feito por engenheiros suecos é coisa séria e para lá de diferente: em vez de voar no céu, ele navega no

fundo do mar, preso por uma âncora a 80 metros da superfície, para evitar a colisão com navios.

Vai de um lado para o outro, embalado pelas correntes marítimas, que chegam a uma velocidade média de nove quilômetros por hora. O papagaio carrega uma turbina hidrodinâmica que produz energia elétrica.

O protótipo foi usado nos primeiros testes feitos em Gotemburgo, na beira do Mar do Norte. A asa tem 1,2 metro de envergadura e a turbina é mais ou menos do tamanho de uma garrafa de um litro.

Os papagaios subaquáticos que já funcionam no fundo do mar são 10 vezes maiores: têm asas de 12 metros e turbinas do tamanho de um tonel. Cada papagaio produz 500 quilowatts de energia, o suficiente para abastecer 300 casas de porte médio.

(9)

O empresário Anders Jansson, diretor do projeto, afirma que o uso de apenas 1% do

potencial energético marítimo seria suficiente para atender cinco vezes à atual demanda do planeta.

“Em quase todas as costas marítimas da Terra existem correntes fortes o suficiente para mover esse tipo de turbina. No Brasil, as melhores condições se apresentam na Região Nordeste” diz ele.

As turbinas instaladas na Suécia custam o equivalente a R$ 1,5 milhão. Daqui a dois anos, já estarão disponíveis para produzir energia em todo o mundo. Em silêncio, debaixo d'água e sem poluir o meio ambiente.

Publicada em 16 de junho de 2011 No Jornal Nacional da Rede Globo Nestes papagaios subaquáticos está havendo transformação de energia:

A) térmica em mecânica B) cinética em elétrica C) química em térmica D) elétrica em mecânica E) potencial em cinética

SOLUÇÃO: As correntes marítimas possuem velocidade, logo têm energia cinética que a turbina hidrodinâmica transforma em energia elétrica.