Física I(ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mecânica: Estática e Dinâmica

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Planck
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(ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

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O intuito desse tópico é abordar a resolução das questões relacionadas à física do ENEM que ocorreu no dia 10 de Novembro de 2019. Vou usar a prova amarela como referência e colocar o número da questão nas outras provas entre parênteses (o número está na coloração da prova que consta a questão). A prova foi bastante equilibrada e pautou muitas questões com base na interpretação, o que é esperado na prova do ENEM. Apenas uma questão, sobre eletromagnetismo, precisou de mais “bagagem”. Para cada questão, vamos ter um “método expresso” de resolução. Esse tópico foi inspirado pelo caju e seu excelente trabalho nas resoluções da prova de matemática do ENEM.



QUESTÃO 91 (126) (100) (103)

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎Uma casa tem um cabo elétrico mal dimensionado, de resistência igual a 10 Ω, o que conecta à rede elétrica de 120 V. Nessa casa, cinco lâmpadas, de resistência igual a 200 Ω, estão conectadas ao mesmo circuito que uma televisão de resistência igual a 50 Ω, conforme ilustrado no esquema. A televisão funciona apenas com tensão de 90 V e 130 V.

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5A4E5A2D-3D0D-441B-91B1-74BD9A51B88A.jpeg (27.79 KiB) Exibido 2346 vezes

O número máximo de lâmpadas que podem ser ligadas sem que a televisão pare de funcionar é:

🅐 1.
🅑 2.
🅒 3.
🅓 4.
🅔 5.


RESOLUÇÃO

É preciso notar que o cabo mal dimensionado “consome” uma parte da diferença de potencial. Além disso, a mínima voltagem para o funcionamento da televisão é de [tex3]90 \text { V}.[/tex3] A ideia agora é utilizar a Lei de Ohm para determinar a corrente total máxima no circuito. Dado que a parte em paralelo precisa ter no mínimo [tex3]90 \text{ V},[/tex3] podemos fazer que o consumo de “potencial” pelo fio será dado por:

[tex3]\begin{align}
\text U_{\text{10} \ohm} &= \text R_{10 \ohm} \cdot i_\text{máx}
\\ \\
\(120 - 90\) &= 10 \cdot i_\text{máx}
\\ \\
3 ~\text A &= i_\text{máx}
\end{align}[/tex3]

Disso, podemos supor a existência de uma resistência equivalente máxima para o circuito em paralelo, dada por:

[tex3]\begin{align}
i_\text{total} &=\frac{90}{\text R_\text{eq, paralelo}} \\ \\
3 &= \frac{90}{\text R_\text{eq, paralelo}} \\ \\
\text R_\text{eq, paralelo} & = 30 \, \ohm

\end{align}[/tex3]

Desse modo, podemos fazer que:

[tex3]\begin{align}
\text R_\text{eq, paralelo} &= \frac{\frac{200}{\text n} \cdot 50}{\frac{200}{\text n} + 50} \\ \\
30 &= \frac{200}{4 + \text n} \\ \\
\text n &= \frac{8}{3} \approx 2,\overset{\bullet}{6}

\end{align}[/tex3]

Das alternativas, podemos inferir que o número máximo de resistores será [tex3]2[/tex3] resistores.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Basta notar que a televisão consome, no mínimo, [tex3]90 \text{ V}.[/tex3] Como todos os resistores estão em paralelo com a televisão, eles também terão o mesmo consumo. Contudo, a televisão precisa de uma corrente mínima para funcionar, dada por:

[tex3]i = \frac{90}{50} = 1,8 \text { A}[/tex3]

Como os resistores (de 200 Ω) possuem uma resistência 4 vezes maior que televisão, eles são percorridos por uma corrente 4 vezes menor, ou seja [tex3]0,45 \text{ A}.[/tex3] Se são ligados dois resistores, a corrente total na parte em paralelo é de [tex3]2,7 \text{ A}.[/tex3] Se são ligados três resistores, a corrente total salta para [tex3]3,05 \text{ A}.[/tex3] Que é um valor superior ao máximo que o circuito externo pode fornecer. Ou seja, o limite é de dois resistores ligados e a televisão.

QUESTÃO 95 (92) (98) (134)

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎As redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico.

Para minimizar este tipo de problema, deve-se:

🅐 Fazer o aterramento dos arames da cerca.
🅑 Acrescentar fusível de segurança na cerca.
🅒 Realizar o aterramento da rede de alta tensão.
🅓 Instalar fusível de segurança na rede de alta tensão.
🅔 Utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão.


RESOLUÇÃO

Primeiramente, precisamos nos atentar a uma informação essencial do enunciado: redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas. Desse modo, se uma pessoa encosta na cerca, haverá diferença de potencial entre as mãos e os pés, gerando o choque elétrico.

Como evitar isso? Igualando o potencial da cerca com o potencial da terra (solo), ou seja, por um aterramento. O objetivo de um aterramento é justamente diminuir a diferença de potencial entre a terra e um equipamento (no caso, a cerca).

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Analisando as alternativas, também chegamos rapidamente na resposta. Todas alternativas com “fusíveis” estão erradas (nesse contexto), pois, fusíveis evitam apenas a sobrecarga de corrente no circuito; ou seja, ainda há diferença de potencial.

Aterrar a rede de alta tensão não evita que a carga fique eletrizada.

Utilizar fios encapados com isolantes até ajudaria, se fosse na cerca e não na rede de alta tensão.

QUESTÃO 97 (121) (128) (106)

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Numa feira de ciências, um estudante utilizará o disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o princípio da conservação da energia. A apresentação consistirá em duas etapas:

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Etapa 1 - a explicação de que, à medida que o disco desce, parte de sua energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética de translação e energia cinética de rotação;

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Etapa 2 - o cálculo da energia cinética de rotação do disco no ponto mais baixo de sua trajetória, supondo o sistema conservativo.

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Ao preparar a segunda etapa, ele considera a aceleração da gravidade igual a 10 m s−2 e a velocidade linear do centro de massa do disco desprezível em comparação com a velocidade angular. Em seguida, mede a altura do topo do disco em relação ao chão no ponto mais baixo de sua trajetória, obtendo [tex3]\frac{1}{3}[/tex3] da altura da haste do brinquedo.

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ As especificações de tamanho do brinquedo, isto é, de comprimento (C), largura (L) e altura (A), assim como da massa de seu disco de metal, foram encontradas pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir.

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O resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é:

🅐 [tex3]4,10\, {\times}\, 10^{-2}[/tex3]
🅑 [tex3]8,20\, {\times}\, 10^{-2}[/tex3]
🅒 [tex3]1,23\, {\times}\, 10^{-1}[/tex3]
🅓 [tex3]8,20\, {\times}\, 10^{4}[/tex3]
🅔 [tex3]1,23\, {\times}\, 10^{5}[/tex3]


RESOLUÇÃO

Aqui, apesar da quantidade de dados, bastava aplicar o princípio da conservação da energia:

[tex3]\begin{align}
\text E_\text{M, i} &= \text E_\text{M, f} \\ \\
\text E_\text P &= \text E_\text{C, R} \\ \\
\text m \text g \cdot \frac{\text {2L}}{3} &= \text E_\text{C, R}
\\ \\
\therefore\, \text E_\text{C, R} &= 8,20 \cdot 10^{-2} \text{ J}
\end{align}
[/tex3]

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Para essa questão, a resolução normal já suficientemente rápida e cabível nos 3 minutos (ou menos). O detalhe fica por conta dos cálculos que vou expor um meio mais rápido para serem realizados. Primeiro, vamos converter todas unidades para o Sistema Internacional de Pesos e Medidas, de tal modo que [tex3]1 \text { g} = 10^{-3} \text{ kg}[/tex3] e [tex3]1 \text{ mm} = 10^{-3}\text{ m}.[/tex3] Assim, ficamos com”

[tex3]\begin{align}
\frac{30 \cdot 10^{-3} \cdot 10 \cdot 2 \cdot 410 \cdot 10^{-3}}{3} & = \text E_\text{C, R} \\ \\

\frac{3 \cdot 10^{-1} \cdot 2 \cdot 41 \cdot 10^{-2}}{3} &= \\ \\

82 \cdot 10^{-3} &= \\ \\

8,2 \cdot 10^{-2} &= \text E_\text{C, R}

\end{align}[/tex3]

QUESTÃO 100 (119) (95) (109)

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Dois amigos se encontram em um posto de gasolina para calibrar os pneus de suas bicicletas. Uma das bicicletas é de corrida (bicicleta A) e a outra, de passeio (bicicleta B). Os pneus de ambas as bicicletas têm as mesmas características, exceto que a largura dos pneus de A é menor que a largura dos pneus de B. Ao calibrarem os pneus das bicicletas A e B, respectivamente com pressões de calibração [tex3]p_\text A[/tex3] e [tex3]p_\text B,[/tex3] os amigos observam que o pneu da bicicleta A deforma, sob mesmos esforços, muito menos que o pneu da bicicleta B. Pode-se considerar que as massas de ar comprimido no pneu da bicicleta A, [tex3]m_\text A,[/tex3] e no pneu da bicicleta B, [tex3]m_\text B,[/tex3] são diretamente proporcionais aos seus volumes.

Comparando as pressões e massas de ar comprimido nos pneus das bicicletas, temos:

🅐 [tex3]p_\text A < p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A > m_\text B[/tex3]
🅑 [tex3]p_\text A > p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A < m_\text B[/tex3]
🅒 [tex3]p_\text A > p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A = m_\text B[/tex3]
🅓 [tex3]p_\text A < p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A = m_\text B[/tex3]
🅔 [tex3]p_\text A > p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A > m_\text B[/tex3]


RESOLUÇÃO

Primeiramente, precisamos lembrar que a pressão é dada pela seguinte relação:

[tex3]\mathrm{
P = \frac{F}{A}
}[/tex3]

O esforço será nossa força [tex3]\mathbf F.[/tex3] Para um mesmo esforço, podemos fazer que:

[tex3]\mathrm{
P_A = \frac{F}{A_A}, \, P_B = \frac{F}{A_B}

}[/tex3]

Agora, como a força é a mesma, ela será nossa constante, de tal modo que:

[tex3]\uparrow\text P \downarrow\text A = k[/tex3]

A menor área, possui a maior pressão. Para a massa, é preciso observar que o volume do pneu B é maior, por possuir uma maior largura. Consequentemente, o pneu comporta uma massa de ar maior. Assim, ficamos com [tex3]p_\text A> p_\text B[/tex3] e [tex3]m_\text A < m_\text B.[/tex3]

RESOLUÇÃO EXPRESSA

O candidato poderia realizar uma experiência durante a prova para constatar que a menor área possui a maior pressão. Aperte a palma da mão de dois jeito: com a ponta do dedo e com a palma da outra mão. Qual modo “pressiona” mais? É notório que com a ponta do dedo a pressão é maior. A mesma ideia ocorre com os pneus das bicicletas.

Quando a massa, bastava ser analisado qual volume é maior. Outro exemplo prático, uma garrafa cheia e a mesma garrafa com líquido até a metade. Com toda certeza a garrafa cheia possui maior massa e a garrafa com líquido até a metade possui menor massa. O detalhe é que com a garrafa, o que varia é a altura do líquido. Com os pneus, o que está variando é a largura.

QUESTÃO 103 (98) (92) (130)

‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Os olhos humanos normalmente têm três tipos de cones responsáveis pela percepção das cores: um tipo para tons vermelhos, um para tons azuis e outro para tons verdes. As diversas cores que enxergamos são o resultado da percepção das cores básicas, como indica a figura.

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‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎A protanopia é um tipo de daltonismo em que há diminuição ou ausência de receptores da cor vermelha. Considere um teste com dois voluntários: uma pessoa com visão normal e outra com caso severo de protanopia. Nesse teste, eles devem escrever a cor dos cartões que lhes são mostrados. São utilizadas as cores indicadas na figura.

Para qual cartão os dois voluntários identificarão a mesma cor?

🅐 Vermelho.
🅑 Magenta.
🅒 Amarelo.
🅓 Branco.
🅔 Azul.


RESOLUÇÃO

Devemos buscar uma cor que não possua a componente vermelha. Nesse caso, são válidas as cores verde, ciano e azul.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Apesar de ser uma questão fácil, é possível que dúvidas apareçam. Desse modo, na “resolução expressa” vou elucidar o que o candidato precisava distinguir para fazer rapidamente a questão. Primeiro, deveria entender que a protanopia faz com que a pessoa não enxergue a frequência de cor vermelha. Além disso, todas as cores que possuem como uma componente a cor vermelha, não serão vistas adequadamente pela pessoa. Por exemplo, a cor amarela será enxergada apenas como verde; a cor magenta será enxergada com azul e a cor branca será enxergada como ciano.

Ou seja, o vermelho não faz parte do espectro de cor visível dessa pessoa. Assim, o candidato precisaria relacionar isso e obter, dentre as alternativas, o único cartão que seria visto da mesma forma por uma pessoa com visão normal e outra pessoa com protanopia.


QUESTÃO 107 (111) (113) (118)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎Em qualquer obra de construção civil é fundamental a utilização de equipamentos de proteção individual, tal como capacetes. Por exemplo, a queda livre de um tijolo de massa 2,5 kg de uma altura de 5 m, cujo impacto contra um capacete pode durar até 0,5 s, resulta em uma força impulsiva média maior do que o peso do tijolo. Suponha que a aceleração gravitacional seja 10 m s−2 e que o efeito de resistência do ar desprezível.

A força impulsiva média gerada por esse impacto equivale ao peso de quantos tijolos iguais?

🅐 2
🅑 5
🅒 10
🅓 20
🅔 50


RESOLUÇÃO

Novamente, vamos utilizar a ideia de conservação da energia mecânica, de tal modo que toda energia potencial do tijolo será convertida em energia cinética:

[tex3]\mathrm{
E_p = E_c \iff mgh = \frac{mv^2}{2}

}[/tex3]

Substituindo os valores numéricos, obtemos que [tex3]\text v = 10 \text{ m/s}.[/tex3] Ao colidir com o capacete, a quantidade de movimento do tijolo vai a zero em 0,5 segundos pelo impulso exercido pela força resultante sobre o tijolo:

[tex3]\mathrm{
|\vec I| =| \Delta\vec Q| \iff |\vec F| \Delta t =| \Delta \vec Q|

}[/tex3]

Com os valores numéricos, obtemos que [tex3]|\vec {\text F }| = 50 \text { N}. [/tex3] Como o peso de um tijolo é de [tex3]\mathbf{ 25 \, N},[/tex3] inferimos que a força impulsiva equivale ao peso de dois tijolos.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

A velocidade com que o tijolo acerta a cabeça do indivíduo pode ser obtida por uma relação mais simplificado, partindo da equação de Torricelli, haja vista que a velocidade inicial é nula:

[tex3]\text v = \sqrt{2 \text g \Delta \text s}[/tex3]

Com os valores numéricos, vem que a velocidade é de [tex3]10 \text{ m/s}.[/tex3] Agora, é possível perceber que, a quantidade de movimento inicial do tijolo é nula e a quantidade de movimento final é, em módulo, de [tex3]2,5 \cdot 10 \text { kg m/s}.[/tex3] Assim, o impulso poderá ser relacionado por:

[tex3]|\vec{\text F}| \cdot \Delta \text t = |\Delta \vec {\text Q}|[/tex3]

Como haverá apenas a quantidade de movimento final, ao dividir o valor dela pelo tempo, obtemos que [tex3]|\vec{\text F} = 50 \text{ N},[/tex3] que corresponde ao peso de dois tijolos ( cada um com [tex3]25 \text{ N},[/tex3] lembre-se que peso é diferente de massa).


QUESTÃO 109 (113) (115) (126)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica [tex3]\text q[/tex3] é lançado em uma região de campo magnético constante [tex3]\vec{\text B},[/tex3] descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo [tex3]\text t[/tex3] de voo para [tex3]\text N[/tex3] voltas do íon. Logo, com base nos valores [tex3]\text {q, B, N}[/tex3] e [tex3]\text t,[/tex3] pode-se determinar a massa do íon.

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A massa do íon medida por esse dispositivo será

🅐 [tex3]\mathrm{\frac{qBt}{2\pi N}}[/tex3]
🅑 [tex3]\mathrm{\frac{qBt}{\pi N}}[/tex3]
🅒 [tex3]\mathrm{\frac{2qBt}{\pi N}}[/tex3]
🅓 [tex3]\mathrm{\frac{qBt}{N}}[/tex3]
🅔 [tex3]\mathrm{\frac{2qBt}{ N}}[/tex3]


RESOLUÇÃO

Essa foi a questão mais “trabalhosa” de física. Precisávamos relacionar a resultante centrípeta com a força magnética. Desse forma, é preciso que:

[tex3]\mathrm{
|\vec R_C| = |\vec F_{mag}| \iff \frac{mv^2}{R}= qvB \sen \vartheta

}[/tex3]

Vamos fazer que [tex3]\text v = \frac{2\pi \text R}{\text T}[/tex3] e resolver para [tex3]\text m.[/tex3] Lembre-se que a partícula descreve uma trajetória circular se olharmos o plano yz. Assim, vem que:

[tex3]\mathrm{

\frac{m}{R} \cdot \frac{2\pi R}{T} = q B

}[/tex3]

Disso, ficamos com:

[tex3]\mathrm{
m = \frac{qB}{2\pi}T

}[/tex3]

Para executar [tex3]\text N[/tex3] voltas, o tempo é de [tex3]\text t = \text N \cdot \text T,[/tex3] ou seja:

[tex3]\mathrm{
m = \frac{qBt}{2\pi N}

}[/tex3]

RESOLUÇÃO EXPRESSA

A questão é complicada, mas, podemos notar que há uma relação de forças. Note que, força é dada por [tex3]\vec{\text F} = \text m \vec{\text a} \implies \text m = \frac{\vec{\text F}}{\vec{\text{a}}}.[/tex3] Mas, a aceleração é dada por [tex3]\vec {\text a} = \frac{\Delta \vec{\text v}}{\Delta \text t},[/tex3] de tal modo que ficamos com:

[tex3]\text m = \frac{\vec{\text F} \Delta \text t}{\Delta \vec {\text v}}[/tex3]

Podemos trocar a velocidade por velocidade angular:

[tex3]\text m = \frac{\vec{\text F} \Delta \text t}{\frac{2 \pi \text R}{\text T}} \iff \text m = \frac{\vec{\text F} \Delta \text t \cdot \text T}{2\pi \text R}[/tex3]

Note que, no denominador, é preciso que apareça [tex3]2\pi,[/tex3] pois, a única grandeza que conhecemos em magnetismo para “cancelar” com [tex3]2\pi[/tex3] é a permeabilidade magnética que, geralmente, é dada por [tex3]4 \pi \cdot 10^{-7},[/tex3] e como estamos letras, será muito difícil aparecer algum número para cortar com [tex3]2.[/tex3] Logo, a única alternativa que aparece com [tex3]2\pi[/tex3] no denominador é a alternativa a).

QUESTÃO 113 (117) (119) (124)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‎‎Em uma aula experimental de calorimetria, uma professora queimou 2,5 g de castanha-de-caju crua para aquecer 350 g de água, em um recipiente apropriado para diminuir as perdas de calor. Com base na leitura da tabela nutricional a seguir e da medida da temperatura da água, após a queima total do combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível foi aproveitada. O calor específico da água é 1 cal g-1°C-1, e sua temperatura inicial era de 20 °C.

[tex3]\text{Quantidade por porção de 10 g ( 2 castanhas)}[/tex3]
[tex3]
\begin{array}{|c|c |}
\hline
\text{Valor energético} & 70 \text{ kcal}
\\
\hline
\text{Carboidratos} & \text{ 0,8 g}
\\
\hline
\text{Proteínas} & \text{3,5 g}
\\
\hline
\text{Gorduras totais} & \text{ 3,5 g}
\\
\hline
\end{array}[/tex3]

Qual foi a temperatura da água, em graus Celsius, medida ao final do experimento?

🅐 25
🅑 27
🅒 45
🅓 50
🅔 70


RESOLUÇÃO

Por regra de três simples, utilizando a tabela, podemos inferir que [tex3]2,5 \text{ g}[/tex3] gera [tex3]17,5 \text{ kcal}[/tex3] de calor. Desse valor, apenas a metade aquece a água, ou seja, [tex3]8,75 \text{ kcal}.[/tex3] Como trata-se de uma quantidade de calor sensível, é valido fazermos que:

[tex3]\mathrm{
Q = mc \Delta T \
}[/tex3]

Disso, vamos obter que:

[tex3]8750 = 350 \cdot 1 \cdot \( \text T - 20\)[/tex3]

Assim, obtemos que [tex3]\mathbf{\color{ForestGreen}\text T = 45\, \degree \text C}.[/tex3]


RESOLUÇÃO EXPRESSA

Como o processo utiliza apenas metade da quantidade de calor disponível e que, apenas [tex3]1/4[/tex3] da energia da tabela é utilizada, temos que a energia utilizada é de [tex3]8750 \text{ cal}.[/tex3] Se fosse um grama de água, seria possível variar a temperatura em [tex3]8750 \,\degree \text C.[/tex3] Mas, como temos [tex3]350 \text{ g}[/tex3] de água, a variação na temperatura será de [tex3]\frac{8750}{350} = 25\, \degree \text C.[/tex3] Como a temperatura inicial era de [tex3]20\, \degree \text C,[/tex3] essa variação leva a temperatura para [tex3]45 \, \degree \text C.[/tex3]

QUESTÃO 117 (106) (123) (116)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Slackline é um esporte no qual o atleta deve se equilibrar e executar manobras estando sobre uma fita esticada. Para a prática do esporte, as duas extremidades da fita são fixadas de forma que ela fique a alguns centímetros do solo. Quando uma atleta de massa igual a 80 kg está exatamente no meio da fita, essa se desloca verticalmente, formando um ângulo de 10° com a horizontal, como esquematizado na figura. Sabe-se que a aceleração da gravidade é igual a 10 m s−2, cos(10°) = 0,98 e sen(10°) = 0,17.

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Qual é a força que a fita exerce em cada uma das árvores por causa da presença da atleta?

🅐 [tex3]4,0 \, \times \, 10^2 \text{ N}[/tex3]
🅑 [tex3]4,1 \, \times \, 10^2 \text{ N}[/tex3]
🅒 [tex3]8,0 \, \times \, 10^2 \text{ N}[/tex3]
🅓 [tex3]2,4 \, \times \, 10^3 \text{ N}[/tex3]
🅔 [tex3]4,7 \, \times \, 10^3 \text{ N}[/tex3]


RESOLUÇÃO

Vamos utilizar o eixo y para obter as forças de tração. Note que, em y, apenas a componente vertical de cada tração equilibra o peso, de tal modo que:

[tex3]\mathrm{
2 T_y = P \iff 2 T \sen 10 \degree = P

}[/tex3]

Substituindo os valores numéricos, obtemos que [tex3]\mathbf{\color{ForestGreen}\text T \approx 2,4 \cdot 10^{3} \text{ N}}.[/tex3]


RESOLUÇÃO EXPRESSA

Novamente, a resolução “normal” já é suficiente para resolução da questão no tempo da prova. A ideia que reforço aqui é que o fundamental é relacionar as componentes da força de tração com a força peso. De tal modo que, ao desenvolvermos a expressão, é possível encontrar a força de tração.

QUESTÃO 120 (109) (111) (122)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Na madrugada de 11 de março de 1978, partes de um foguete soviético reentraram na atmosfera acima da cidade do Rio de Janeiro e caíram no Oceano Atlântico. Foi um belo espetáculo, os inúmeros fragmentos entrando em ignição devido ao atrito com a atmosfera brilharam intensamente, enquanto “cortavam o céu”. Mas se a reentrada tivesse acontecido alguns minutos depois, teríamos uma tragédia, pois a queda seria na área urbana do Rio de Janeiro e não no oceano.

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LAS CASAS, R. Lixo espacial. Observatório Astronômico Frei Rosário, ICEx, UFMG. Disponível em: www.observatorio.ufmg.br. Acesso em: 27 set. 2011 (adaptado).


De acordo com os fatos relatados, a velocidade angular do foguete em relação à Terra no ponto de reentrada era:

🅐 igual à da Terra e no mesmo sentido.
🅑 superior à da Terra e no mesmo sentido.
🅒 inferior à da Terra e no sentido oposto.
🅓 igual à da Terra e no sentido oposto.
🅔 superior à da Terra e no sentido oposto.


RESOLUÇÃO

A questão é muito interessante, pois, requer uma análise “espacial”. Pelo enunciado, podemos inferir que os fragmentos do foguete soviético estavam acima da cidade do Rio de Janeiro e, depois, caíram sobre o oceano.

Nesse aspecto, o sentido de rotação do foguete é o mesmo da Terra, em relação à um eixo comum. Nesse mesmo contexto, podemos inferir que a velocidade angular do foguete precisa ser maior que a da Terra, pois, a variação angular do foguete é maior que a variação angular da Terra, para um mesmo intervalo de tempo.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Se a velocidade for igual e no mesmo sentido, o foguete cai sobre o Rio de Janeiro. Se a velocidade for menor e no mesmo sentido, o foguete cai antes do Rio de Janeiro. Se a velocidade for inferior e no sentido oposto, o foguete também cai antes do Rio de Janeiro. Se for maior e no sentido oposto, a queda seria no Oceano Pacífico. Desse modo, podemos deduzir que a única plausível para o foguete cair no Oceano Atlântico é ter a velocidade no mesmo sentido da Terra e maior.

QUESTÃO 122 (102) (107) (112)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ O objetivo de recipientes isolantes térmicos é minimizar as trocas de calor com o ambiente externo. Essa troca de calor é proporcional à condutividade térmica k e à área interna das faces do recipiente, bem como à diferença de temperatura entre o ambiente externo e o interior do recipiente, além de ser inversamente proporcional à espessura das faces.

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ A fim de avaliar a qualidade de dois recipientes A (40 cm × 40 cm × 40 cm) e B (60 cm × 40 cm × 40 cm), de faces de mesma espessura, uma estudante compara suas condutividades térmicas kA e kB. Para isso suspende, dentro de cada recipiente, blocos idênticos de gelo a 0 °C, de modo que suas superfícies estejam em contato apenas com o ar. Após um intervalo de tempo, ela abre os recipientes enquanto ambos ainda contém um pouco de gelo e verifica que a massa de gelo que se fundiu no recipiente B foi o dobro da que se fundiu no recipiente A.

A razão [tex3]\frac{\text k_\text A}{\text k_\text B}[/tex3] é mais próxima de:

🅐 0,50.
🅑 0,67.
🅒 0,75.
🅓 1,33.
🅔 2,00.


RESOLUÇÃO

Primeiramente, a questão aborda a ideia do fluxo de calor entre as áreas dos corpos. Desse modo, devemos lembrar que o fluxo de calor é dado por:

[tex3]\phi = \frac{\text K\text A \Delta \text T}{\text L}[/tex3]

Como a massa de gelo que se funde no recipiente B é o dobro da massa do recipiente A, conclui-se que o fluxo em B é o dobro do fluxo em A. Ou seja:

[tex3]\(\frac{\text K_\text B \text A_\text B \Delta \text T }{\text L}\) = 2\(\frac{\text K_\text A \text A_\text A \Delta \text T}{\text L}\)[/tex3]

A área total de [tex3]\text A[/tex3] é dada por [tex3]6 \cdot 0,4 \cdot 0,4 = 0,96 \text{ m}^2.[/tex3] A área total de [tex3]\text B[/tex3] é dada por [tex3]4 \cdot 0,6 \cdot 0,4 +2 \cdot 0,4 \cdot 0,4 = 1,28 \text{ m}^2.[/tex3] Desse modo, como os demais termos são constantes, ficamos com:

[tex3]{\text K_\text B \cdot 1,28} = 2 \cdot \text K_\text A \cdot 0,96[/tex3]

Desse modo, [tex3]\frac{\text K_\text A}{\text K_\text B} = \frac{1,28}{2 \cdot 0,96} \mathbf{\color{ForestGreen}\approx 0,67}.[/tex3]


RESOLUÇÃO EXPRESSA

Como os fatores que variam são a área e a quantidade de gelo derretido, bastava calcular a área total de cada recipiente, ou seja, iríamos obter que [tex3]\text A = 0,96[/tex3] e [tex3]\text B = 1,28.[/tex3] Mas, como a massa de gelo derretida em B é o dobro de A, é válido que:

[tex3]\text K_\text B (1,28)= 2 \text K_A (0,96)[/tex3]

E, assim, obtemos a mesma razão de [tex3]0,67.[/tex3]

QUESTÃO 124 (94) (131) (100)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Em 1962, um jingle (vinheta musical) criado por Heitor Carillo fez tanto sucesso que extrapolou as fronteiras do rádio e chegou à televisão ilustrado por um desenho animado. Nele, uma pessoa respondia ao fantasma que batia em sua porta, personificando o “frio”, que não o deixaria entrar, pois não abriria a porta e compraria lãs e cobertores para aquecer a sua casa. Apesar de memorável, tal comercial televisivo continha incorreções a respeito e conceitos físicos relativos à

Duarte, M. Jingle é a alma do negócio: livro revela os bastidores das músicas e propagandas. Disponível em: https://guiadoscuriosos.uol.com.br. Acesso em: 24 abr.2019 (adaptado).

Para solucionar essas incorreções, deve-se associar à porta e aos cobertores, respectivamente, as funções de:

🅐 Aquecer a casa e os corpos.
🅑 Evitar a entrada do frio na casa e nos corpos.
🅒 Minimizar a perda de calor pela casa e pelos corpos.
🅓 Diminuir a entrada do frio na casa e aquecer os corpos.
🅔 Aquecer a casa e reduzir a perda de calor pelos corpos.


RESOLUÇÃO

A questão é puramente teórica, a ideia do cobertor é reduzir a perda de calor para o meio, através do fluxo de calor por condução. É preciso recordar que o calor sempre flui do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura.


RESOLUÇÃO EXPRESSA

Todas alternativas que mencionam entrar frio estão erradas (o ENEM adora cobrar algo que está presente no cotidiano e é conceitualmente errado), pois, é o calor que “sai”. Além disso, o cobertor não aquece (exceto cobertores elétricos), apenas evita a perda de calor para o meio. Apenas uma alternativa está de acordo com isso.

QUESTÃO 129 (132) (124) (91)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ A maioria das pessoas fica com a visão embaçada ao abrir os olhos debaixo d'água. Mas há uma exceção: o povo moken, que habita a costa da Tailândia. Essa característica se deve principalmente à adaptabilidade do olho e à plasticidade do cérebro, o que significa que você também, com algum treinamento, poderia enxergar relativamente bem debaixo d’água. Estudos mostraram que as pupilas de olhos de indivíduos moken sofrem redução significativa debaixo d’água, o que faz com que os raios luminosos incidam quase paralelamente ao eixo óptico da pupila.

GISLÉN, A. et al. Visual Training Improves Underwater Vision in Children. Vision Research, n. 46, 2006 (adaptado).

A acuidade visual associada à redução das pupilas é fisicamente explicada pela diminuição:

🅐 da intensidade luminosa incidente na retina.
🅑 da difração dos feixes luminosos que atravessam a pupila.
🅒 da intensidade dos feixes luminosos em uma direção por polarização.
🅓 do desvio dos feixes luminosos refratados no interior do olho.
🅔 das reflexões dos feixes luminosos no interior do olho.


RESOLUÇÃO

Novamente, a questão é puramente teórica. O que ocorre é diminuição do desvio dos feixes luminosos refratados no interior do olho, haja vista que a pupila, ao ser reduzida, diminui a incidência de raios na periferia do cristalino, onde ocorreria os maiores desvios de raios.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

Todos itens, exceto o correto, tratam de fenômenos ópticos ou características (intensidade) que não estão relacionados com a formação de imagem pelo olho (na retina).

QUESTÃO 132 (135) (127) (94)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ Quando se considera a extrema velocidade com que a luz se espalha por todos os lados e que, quando vêm de diferentes lugares, mesmo totalmente opostos, [os raios luminosos] se atravessam uns aos outros sem se atrapalharem, compreende-se que, quando vemos um objeto luminoso, isso não poderia ocorrer pelo transporte de uma matéria que venha do objeto até nós, como uma flecha ou bala atravessa o ar; pois certamente isso repugna bastante a essas duas propriedades da luz, principalmente a última.

HUYGENS, C. In: MARTINS, R. A. Tratado sobre a luz, de Cristian Huygens. Caderno de História e Filosofia da Ciência, supl. 4, 1986.

O texto contesta que concepção acerca do comportamento da luz?

🅐 O entendimento de que a luz precisa de um meio de propagação, difundido pelos defensores da existência do éter.
🅑 O modelo ondulatório para a luz, o qual considera a possibilidade de interferência entre feixes luminosos.
🅒 O modelo corpuscular defendido por Newton, que descreve a luz como um feixe de partículas.
🅓 A crença na velocidade infinita da luz, defendida pela maioria dos filósofos gregos.
🅔 A ideia defendida pelos gregos de que a luz era produzida pelos olhos.


RESOLUÇÃO

Uma questão interpretativa. Note que o texto contesta o modelo corpuscular da luz, que foi preconizado por Sir Isaac Newton, haja vista que já expõe o que hoje é apresentado como o princípio da independência dos raios luminosos (capítulos inicias de Óptica Geométrica). Esse princípio só é explicado se considerarmos o caráter ondulatório da luz.

RESOLUÇÃO EXPRESSA

“Christian Huygens”, foi um cientista que estudou exatamente o caráter ondulatório da luz. Sendo que, o experimento da dupla fenda (por Young) acabou “comprovando” o princípio de Huygnes. Logo, é evidente que o texto contesta o caráter corpuscular da luz.

QUESTÃO 135 (131) (105) (97)

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ A agricultura de precisão reúne técnicas agrícolas que consideram particularidades locais do solo ou lavoura a fim de otimizar o uso de recursos. Uma das formas de adquirir informações sobre essas particularidades é a fotografia aérea de baixa altitude realizada por um veículo aéreo não tripulado (vant). Na fase de aquisição é importante determinar o nível de sobreposição entre as fotografias. A figura ilustra como uma sequência de imagens é coletada por um vant e como são formadas as sobreposições frontais.

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38D7E536-AA79-4613-B0CD-08210310D31D.jpeg (43.29 KiB) Exibido 2346 vezes

‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ O operador do vant recebe uma encomenda na qual as imagens devem ter uma sobreposição frontal de 20% em um terreno plano. Para realizar a aquisição das imagens, seleciona uma altitude H fixa de voo de 1 000 m, a uma velocidade constante de 50 m s−1. A abertura da câmera fotográfica do vant é de 90°. Considere tg(45°) = 1.

Natural Resources Canada. Concepts of Aerial Photography. Disponível em: www.nrcan.gc.ca. Acesso em: 26 abr. 2019 (adaptado).

Com que intervalo de tempo o operador deve adquirir duas imagens consecutivas?

🅐 40 segundos.
🅑 32 segundos.
🅒 28 segundos.
🅓 16 segundos.
🅔 8 segundos.


RESOLUÇÃO

Note que a altura [tex3]\text H[/tex3] é metade da diagonal de um quadrado, de tal modo que abertura total da câmera do vant descreve a diagonal inteira, ou seja, [tex3]\text d = 2000 \, \text{m}.[/tex3] Como há uma sobreposição frontal de [tex3]20 \%[/tex3] desse valor, essa sobreposição é de [tex3]400 \text{ m}.[/tex3] Ou seja, o espaço total percorrido entre duas fotografias é, na verdade, de [tex3]2000 - 400 = 1600 \text{ m}.[/tex3] Pela velocidade média obtemos que:

[tex3]1600 = 50 \cdot \Delta \text t \implies \mathbf{\color{ForestGreen}\text t= 32 \text{ s}}.[/tex3]

RESOLUÇÃO EXPRESSA

A forma mais rápida de resolver essa questão é com um olhar geométrico mesmo. Observe o esquema:

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958B4D17-BC13-4FBD-A914-96D5F47A93AA.jpeg (33.82 KiB) Exibido 2346 vezes

Note que usamos apenas relações básicas para no final utilizarmos o conceito de velocidade média.

Se algum membro possuir uma resolução interessante ou distinta sobre qualquer uma das questões que aqui constam, manifeste-se! Será de muita utilidade para futuros candidatos.


Referências:

BISCOULA, G. J.; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. "Física, vol. 1 : mecânica." São Paulo: Saraiva Educação Ltda, 2016.

BISCOULA, G. J.; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. "Física, vol. 2 : termologia, ondulatória, óptica." São Paulo: Saraiva Educação Ltda, 2016.

BISCOULA, G. J.; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. "Física, vol. 3 : eletricidade e física moderna." São Paulo: Saraiva Educação Ltda, 2016.




mcarvalho
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Mai 2020 07 21:53

Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por mcarvalho »

Parabéns, Planck! Excelente iniciativa e resolução! Visualmente muito bem feita também.



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Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por Planck »

Planck escreveu:
Qui 07 Mai, 2020 21:33
Parabéns, Planck! Excelente iniciativa e resolução! Visualmente muito bem feita também.
Obrigado!



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carlosaugusto
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Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por carlosaugusto »

Excelente trabalho, Planck! Esse projeto será de grande valia para a comunidade. 👍👊



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Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por Planck »

carlosaugusto escreveu:
Qui 07 Mai, 2020 22:13
Excelente trabalho, Planck! Esse projeto será de grande valia para a comunidade. 👍👊
Obrigado! Espero que tenha ficado bem explicado. :lol:



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Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por caju »

Show!! Muito bom, Planck! Um ótimo material pra quem está estudando para o ENEM :)

Grande abraço,
Prof. Caju


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Re: (ENEM 2019 RESOLUÇÃO) Física

Mensagem não lida por Planck »

caju escreveu:
Sex 08 Mai, 2020 09:48
Show!! Muito bom, Planck! Um ótimo material pra quem está estudando para o ENEM :)

Grande abraço,
Prof. Caju
Obrigado, Professor! :D




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