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domingo, 9 de junho de 2024

Resolução exercícios do ENEM aulas 3, 4 e 5 de Mecânica, Eletricidade e TErm

 

Resoluções de Mecânica

1.

Após se destacar da mesa, desprezando-se a resistência do ar, a bolinha fica sob ação exclusiva de seu peso e terá uma trajetória parabólica pois resulta da composição de um movimento horizontal uniforme com um movimento vertical uniformemente variado.

Resposta: D


2.

Sendo a força constante a trajetória será parabólica e a componente da velocidade na direção perpendicular à

força permanece constante. Após desligar os propulsores o foguete terá movimento retilíneo e uniforme.

Resposta: C


3.












Na direção horizontal:

Sx = V0x. t

120 = V0 cos 53° . T

120 = 0,6 V0 T (1)

Na direção vertical:

Sy = V0y t + t2  

35 = (V0 sen 53°) T – 5,0 T2

35 = V0 . 0,8T – 5,0T2 (2)

(1) em (2): 35 = 200 . 0,8 – 5,0 T2

5,0T2 = 160 – 35 = 125

T2 = 25 (SI) ⇒T=5,0s

Na relação (1):

V0 . 5,0 = 200=>V0 =40 m/s

Resposta: C


4.  Cálculo do tempo de voo:











Sy = V0y t +10 t2 /2

1 = 0 + 5T2=>T =(1/5)1/2 s

 Cálculo do módulo da velocidade inicial:

SX = V0x t=>3=V0 . (1/5)1/2=>V0=3.(5)1/2M/S

 Cálculo do alcance vertical com lançamento com o

mesmo módulo de V0:

V2=(V0)2+2 (–10) H

0 = 9 . 5 + 2 (–10) H

20H = 45=>H=2,25 m

Resposta: B

 

5.

















A força de atrito que a parede exerce na moeda de R$ 1,00

deve equilibrar o peso do conjunto:

Fat = P1 + P2 = 0,14N

Resposta: E


6.

A varredura reduz o coeficiente de atrito cinético entre a

pedra e o piso e com isto a força de atrito sobre a pedra

diminui e o seu retardamento também diminui.

Resposta: B


7.

A balança de pratos sempre indica a massa real do corpo

e não depende do valor do módulo da aceleração da

gravidade local e portanto:

m1 = 5,0 kg e m3 = 5,0 kg

2) A balança de plataforma (balança de mola) mede a força

de compressão que o corpo aplica sobre sua plataforma

e portanto sua indicação depende da aceleração da

gravidade local.

A balança B só indica a massa real do corpo quando for

usada no local onde foi calibrada.

Na situação 1 como a gravidade é menor, a força de

compressão sobre a plataforma é menor e a indicação da

balança é menor que a massa real, isto é, m2 < 5,0 kg.

Na situação 2 não foi especificado se o elevador está

subindo com movimento acelerado ou retardado.

Se o movimento for acelerado (pretendido pelo

examinador) o vetor aceleração é dirigido para cima e a

gravidade aparente dentro do elevador é maior que a

real: gap = g + a e a força de compressão na plataforma

é maior que o peso real e a indicação da balança B é

maior que a massa real, isto é, m4 > 5,0 kg.

Se o movimento for retardado, então o vetor aceleração

é dirigido para baixo a gravidade aparente dentro do

elevador é menor que a real: gap = g – a e a balança B

marca menos que a massa real, isto é, m4 < 5,0 kg.

Das opções apresentadas apenas a alternativa A pode

ser possível desde que o movimento de subida do

elevador seja acelerado.

Resposta: A


8.

No movimento de queda, é sabido que a aceleração da

gravidade é a mesma para todos os corpos.

No experimento do segundo aluno a mesma folha cai em

tempos diferentes, pois, ao amassá-la, o colega B altera a

área de contato entre o papel e o ar. Assim, altera a força

de resistência do ar sobre a folha de papel.

Resposta: B


9.

Para que não haja escorregamento, a força motora não

pode superar a força de atrito de destaque.

Fmotora < ou = Fatdestaque

Fmotora < ou = μE FN

200 < ou = μE . 800 => μE >ou=  200/800=0,25

Com exceção do cimento, todos os demais revestimentos

seriam adequados, porém o mais econômico é a madeira.

Resposta: C


10.

O conceito de Potência nos remete à taxa de transferência

de energia cinética, isto é, a razão entre a energia cinética

e o tempo gasto para obtê-la.

De 0 a 100km/h a variação de energia cinética é a mesma,

porém, o tempo gasto pela versão à álcool é menor (12,9s)

e, portanto, o carro à álcool desenvolve maior potência.

Resposta: C


11.

Conservação da energia mecânica:

Eelástica = Ecinética=> k.x.x/2=mv.v/2=>v=x. (k/m)1/2

Mantendo a mesma mola (k = constante), o módulo da

velocidade de lançamento é proporcional à deformação x

da mola. Para que V seja multiplicada por 4, então x deverá

ser multiplicado por 4.

Resposta: B


12.


















Conservação da energia mecânica entre A e B:

EB = EA (referência em B)

= MgR

 Na posição B a resultante é centrípeta:

2Tmáx – PB = Fcp

2Tmáx – Mg = 2Mg

2Tmáx = 3Mg

Tmáx =((3/2) .( 24 . 10) (N) =360 N

 De acordo com o texto:

Truptura = 1,25 Tmáx = 1,25 . 360N=450N

Resposta: D


13.

A força que acelera o carrinho é a força de atrito que o solo

rugoso aplica em suas rodas.

O atrito é do tipo estático porque as rodas não estão

deslizando. Cumpre contudo ressaltar que a força de atrito

não realiza trabalho. São as forças internas do carrinho que

transformam energia elástica em cinética.

Resposta: B


14.

Devido ao trabalho da força de resistência do ar, há

transformação de energia cinética do meteorito em energia

térmica, tornando-o incandescente e com brilho intenso.

A energia cinética Ec = está associada à grande

velocidade do meteorito.

Resposta: C


15.

Conservação da energia mecânica:

Efinal = Einicial

Como a velocidade escalar linear é desprezível em com -

paração com a velocidade escalar angular, então a energia

final é exclusivamente a energia cinética de rotação:

Ecinrotação

= Einicial = mg h

Ecinrotação

= 30 . 10–3 . 10 . 0,410 (J)

Ecinrotação

= 0,820 .10-1J

Resposta: B


16.

De acordo com o texto as unidades a fio d’água geram

energia associada à vazão de água do rio que, por sua vez,

é função crescente da velocidade da correnteza.

Para uma área A de secção transversal do leito do rio a

vazão Z é dada por:

Z = A . V

V = módulo da velocidade da correnteza

Resposta : A


18.

Cálculo do módulo da velocidade de impacto entre o

tijolo e o capacete:

Conservação da energia mecânica:

Como P = mg = 25N, então:

mgh= mv2/2=>g.h = v2/2 =>10.5,0= v2/2=>v=10m/s

Pelo teorema do impulso e admitindo que imediatamente após o

impacto a velocidade do tijolo seja nula, temos pelo teorema do impulso:

Iresultante = m(v-vo). considerando que a força impulsiva

média se referisse à força resultante média sobre o tijolo.

F. t=m.v

F= mv/t

F= 2,5.10/0,5(N) = 50N=2P

Resposta: A

Nota: Considerando a força resultante F-P não teríamos alternativa correta.

 

Resoluções de eletricidade

 

1.

Q = i  t

Q = 1500mAh

Q = 1500 . 10–3A . 3600s

Q = 5400 A.s = 5400C

Resposta: C


2.

Na situação proposta, temos:

imáx = 1000 mA = 1 A

imáx =Q/t

1000mA=4000mAh/t=> t =4h

Resposta: C


3.

Para evitarmos um acidente com uma pessoa encostando

na cerca de arame farpado, esta deverá ser aterrada, pois

seus fios de arame passarão a ter potencial zero volt,

igualando-se ao da terra. Deste modo, a ddp (diferença de

potencial) se anula e a pessoa não leva choque elétrico

Resposta:A

 

4.

Ao dividirmos a tensão elétrica (V) pela intensidade de

corrente elétrica (i), obtemos a resistência elétrica aparente

R (Lei de Ohm).

Assim, sendo:

V=10i +1,0i2

Portanto:V/i=(10i+1,0i2)/i =>R=10+1,0i

Concluímos, dessa maneira, que a resistência elétrica apa -

rente (R) varia com a intensidade de corrente elétrica (i) de

acordo com uma função do primeiro grau. Portanto, o

gráfico é um reta.

O coeficiente linear da função é 10 e o coeficiente angular

é 1,0. Assim, o gráfico correspondente é o da alternativa D.

Resposta: D


5.

As duas baterias podem ser associadas em série ou

paralelo, resultando respectivamente nas forças

eletromotrizes E1 e E2:

E1 = 24V

E2 = 12V

Para a pele molhada, temos R = 1k = 1.103 

Da Primeira Lei de Ohm, temos:

i1 = 24/1.103 A=24mA

i2 = 12/1.103 A=12mA

De tabela, a parada respiratória se dá para correntes

elétricas entre 20mA e 100mA, condição atendida

com a corrente elétrica i1, ou seja, para a associação

em série das baterias, apresentada na alternativa A.

Resposta A


6.

Com os dados fornecidos na tabela e utilizando-se a

2.a Lei de Ohm _R =  ρ.L/A=, temos:

R1 = ρ. 34,7

R2 = ρ.11,75

R3 = ρ.27

R4 = ρ.106

Observando-se os valores encontrados, temos:R2<R3<R1<R4

Resposta: C

7.

Usando a Primeira Lei de Ohm, resulta para as rotas 1,2 e 3:

Rota1

R1=510(J/carro.m)/4(carro/s)=127,5(J.s/carro2.m)

Rota 2:

R2 =(608/4)(J.s/carro2.m)=152(J.s/carro2.m)

Rota 3:

R3 =(575/3) (J.s/carro2.m)=191,67(J.s/carro2.m)

Ordenando de maneira crescente, temos:R1<R2<R3

Resposta A


8.









              





                           ↓






















Fechando o circuito no ponto A, temos o seguinte: os dois resistores de 4k ficam ligados em paralelo (resistor equivalente 2kΩ) que fica em série com o resistor de 4kΩ, pois o circuito está aberto em B. A resistência total do circuito é igual a:

Req = 2k + 4kΩ = 6kΩ

Resposta: C


9.

Calculemos, inicialmente, a resistência elétrica total do fio:

R = ρ.L/A=1,7.10-8.28/4.10-6=>R=11,9.10-2



















10.















11. No circuito dado, temos:








































































12.

Observando-se o circuito e os terminais da fonte ora

designados por x e y, temos:













A lâmpada A queimada atua como circuito aberto e

consequentemente B também apaga. A lâmpada D

continua apagada, pois está em curto-circuito.

A lâmpada C continua acesa com o mesmo brilho, pois está

ligada diretamente aos terminais da fonte.

Resposta: B

 

13.

Antes de ligar o equipamento, os quatro resistores idên -

ticos receberão do gerador, cada um, uma tensão elétrica:

U1= = 3,0V

Assim, para se obter os 9,0V necessários para o funcio -

namento do seu equipamento, basta usar 3 resistores

consecutivos.

Podem-se usar os terminais (A e D) ou (B e E).

Ao se ligar o equipamento, cuja resistência elétrica vale R =

10k_, ele será percorrido por uma corrente elétrica de

intensidade:

i2 = i2= =

i2 = 0,9 . 10–3A

Nota:

A rigor, a tensão elétrica entre B e E é aproximada mente de

9,0V.

Há um desvio de corrente i2 para o equipamento, mas seu

valor é muito pequeno, em comparação com a intensidade

da corrente i fornecida pelo gerador.

Resposta: D

 

Resoluções de Termologia


1.

 Potência total gerada = 800W

 Calor de aquecimento da água e da tigela:

Q = Qa + Qt = ma caΔθ + mt ctΔθ

Q = 500 . 1,0 . 34 + 300 . 0,2 . 34 (cal)

Q = 17000 cal + 2040cal = 19 040 cal

Q = 19 040 . 4,2J = 79968J

Cálculo da potência útil:

Potu= Q/Δt= 79968J/2,5 . 60s= 533,12W   

 Cálculo do rendimento R:

R=Potu/ Pottotal=533,12/800 = 0,6664 (66,6%)

Resposta: D


2.

Volumes iguais de concreto e de água deverão receber a

mesma quantidade de energia térmica por incidência de

radiação solar.

Qconcreto = Qágua

(mc_Δθ)concreto = (mcá(mc_Δθ)água

gua

2500 . 0,8 Δθ C = 1000 . 4,2 Δθ A

2000 . Δθ C = 4200 Δθ A

Δθ C/ Δθ A= 4200/2000 = 2,1

Resposta: B


3.

Dados:

Pot = 50W

t = 1,0h = 3600s

μ =m/ V

m = μ. V

m = (1,0kg /L) . (50L)

m = 50kg

c = 4,0 kJ/ kg. K = 4000J/ kg .K

A partir da potência da fonte térmica, calculamos a variação

de temperatura:

Pot =m.c. Δ θ/ Δt

50=50.4000. Δ θ/3600

Δ θ = 0,9K =0,9°C

Resposta: C

 

4.

Cálculo do calor de combustão da castanha-de-caju:

C = 70K cal/10g = 7000cal/g

Cálculo do calor total produzido pela queima de 2,5g de

castanha-de-caju:

QT = m. C = 2,5g. 7000cal/g =17500 cal

Cálculo do calor útil para aquecer a água com 50% do calor

total:

Q = 0,50. QT = 0,50. 17 500 cal= 8750 cal

Cálculo da temperatura final (θ) para aquecer 350g de água

(c = 1 cal /g.°C) a partir de 20°C:

Q = m.c.(θ-20)=350.1.(θ -20)=8750=> θ-20=8750/350=25

θ -20 =25=> θ=45°C

Resposta: C


5.

O modo mais eficiente de aquecer a água é através da  convecção térmica e para isso a água deve entrar

na posição mais baixa (3) e sair na posição mais alta (4).

Resposta: D


6.

O fluxo de calor por condução através das paredes dos

recipientes A e B, em forma de paralelepípedos, é calcu -

lado pela Lei de Fourier:

 ϕ =Q/ Δt = k. A. Δ θ/e

No caso do recipiente A, Q = mLF e A= 2ab + 2ac + 2bc

mLF/ Δt=(2.40.40 +2.40.40 +2.40.40) Δ θ/e = kA.9600. Δ θ/e (1)

Recipiente B:

2mLFt = kB.(2.60.40 +2.60.40 +2.40.40) Δ θ/e = kB12800. Δ θ/e (2)

 mLFt = kB6400. Δ θ/e (3)

igualando-se  os segundos membros de (1) e (3),resulta:

kA/kB=6400/9600= -

Resposta: B


7.

A energia térmica flui espontaneamente da maior para a

menor temperatura, logo, “frio não entra”, como propõe o

jingle.

A porta da casa minimiza as perdas de calor do interior da

casa para o exterior, enquanto o cobertor proporciona um

bom isolamento térmico entre o corpo da pessoa e o am -

biente do dormitório, reduzindo a condução do calor para

o ambiente.

Resposta: C


8.

O início da saída de vapores pela válvula da panela é um

indicador de que a água entrou em ebulição no interior da

mesma, o que geralmente ocorre acima de 100°C devido à

maior pressão sobre a água.

Durante a ebulição, a temperatura da água permanece

constante. Por isso, é recomendável abaixar a intensidade

da chama, evitando-se com isso o consumo desnecessário

de gás.

A manutenção da chama do fogão com maior intensidade

faz apenas com que a água vaporize mais rapidamente

dentro da panela.

Resposta:


9.

1) Na primeira situação a jarra pintada de preto absorve ca -

lor mais rapidamente que a pintada de branco e atinge

a temperatura ambiente em um tempo menor.

2) Na segunda situação a jarra pintada de preto irradia ca -

lor mais rapidamente que a pintada de branco e atinge

a temperatura ambiente em um tempo menor.

Resposta: A


10.

O incômodo mencionado pelo personagem da tirinha deve--se

ao fato de que, em dias úmidos, o suor tem maior

dificuldade para evaporar do corpo e retirar calor da pele

para refrescá-la.

Resposta: B

ol e a ilha de calor é a irradiação e, entre a ilha de calor e

a brisa marítima, é a convecção das massas de ar.

Resposta: A