Rumo ao ENEM - 2018

Olá pessoal. Chegamos à última série de exercícios para você ter ideia do que vai enfrentar na prova. Tente resolver e se tiver dúvidas recorra às aulas do Blog. Temos certeza de que você vai se sair bem!

Borges e Nicolau

Eletricidade, Usinas elétricas e Ondas eletromagnéticas

Questão 1:

A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme a figura.

Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção da radiação UV de cinco filtros solares:

Considere:

velocidade da luz = 3,0 x 10⁸ m/s e 1 nm = 1,0 x 10^-9 m.

O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o

a) V      b) IV        c) III         d) II          e) I

Resolução:

Cálculo dos comprimentos de onda das frequências extremas da faixa UV-B.

c = λ.f => λ = c/f
λ_min = 3,0.10⁸/1,03.10¹⁵ => λ_min ≅ 2,9.10^-7 m = 290 nm
λ_máx = 3,0.10⁸/9,34.10¹⁴ => λ_máx ≅ 3,2.10^-7 m = 320 nm

Entre 290 nm e 320 nm, o filtro que apresenta absorção máxima é o filtro solar IV.

Resposta: b

Questão 2:

Três lâmpadas idênticas foram ligadas no circuito esquematizado. A bateria apresenta resistência interna desprezível, e os fios possuem resistência nula. Um técnico fez uma análise do circuito para prever a corrente elétrica nos pontos: A, B, C, D e E; e rotulou essas correntes de I_A, I_B, I_C, I_D e I_E, respectivamente.

O técnico concluiu que as correntes que apresentam o mesmo valor são

a) I_A = I_E e I_C = I_D
b) I_A = I_B = I_E e I_C = I_D
c) I_A = I_B, apenas
d) I_A = I_B = I_E, apenas
e) I_C = I_B, apenas

Resolução:

Temos três lâmpadas idênticas, cada uma de resistência R, ligadas em paralelo e sob a mesma tensão elétrica V.

Portanto, todas são percorridas pela mesma intensidade de corrente elétrica i = V/R

Assim, as intensidades de corrente elétrica que passam pelos pontos C e D são iguais: I_C = I_D
Os pontos A e E são percorridos pela intensidade total (3i) de corrente elétrica no circuito: I_A = I_E

Temos a distribuição de correntes:

Resposta: a

Questão 3:

A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14 000 MW de potência total instalada, apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 690 m³/s por unidade geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local (10 m/s²) e a densidade da água (1 000 kg/m³). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a potência não aproveitada.
Disponível em: www.itaipu.gov.br. Acesso em: 11 maio 2013 (adaptado).

Qual e a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu?

a) 0
b) 1,18
c) 116,96
d) 816,96
e) 13 183,04

Resolução:

Potência teórica em cada turbina

Pot_T = m.g.h/Δt => d.V.g.h/Δt
Mas, V/Δt = Z é a vazão. Logo:
Pot_T = d.Z.g.h
Pot_T = 1000.690.10.118,4
Pot_T = 816,96.10⁶ W
Pot_T = 816,96. MW   

Potência instalada em cada turbina

Pot_I = 14000MW/20
Pot_I = 700 MW

Potência não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu

Pot_perdida = 816,96MW - 700MW
Pot_perdida = 116,96 MW

Resposta: c

Questão 4:

Por apresentar significativa resistividade elétrica, o grafite pode ser utilizado para simular resistores elétricos em circuitos desenhados no papel, com o uso de lápis e lapiseiras. Dependendo da espessura e do comprimento das linhas desenhadas, é possível determinar a resistência elétrica de cada traçado produzido. No esquema foram utilizados três tipos de lápis diferentes (2H, HB e 6B) para efetuar três traçados distintos.

Munida dessas informações, um estudante pegou uma folha de papel e fez o desenho de um sorvete de casquinha utilizando-se desses traçados. Os valores encontrados nesse experimento, para as resistências elétricas (R), medidas com o auxílio de um ohmímetro ligado nas extremidades das resistências, são mostrados na figura. Verificou-se que os resistores obedeciam a Lei de Ohm.

Na sequência, conectou o ohmímetro nos terminais A e B do desenho e, em seguida, conectou-o nos terminais B e C, anotando as leituras R_AB e R_BC, respectivamente.

Ao estabelecer a razão qual resultado o estudante obteve?

a) 1     b) 4/7     c) 10/27     d) 14/81     e) 4/81

Resolução:

1º) Ohmímetro conectado entre A e B

Temos a associação de resistores:

Resistência equivalente entre A e B:

R_AB = (5kΩ.10kΩ)/(5kΩ+10kΩ)
R_AB = (50/15)kΩ
R_AB = 10/3 kΩ (1)

2º) Ohmímetro conectado entre B e C

Temos a associação de resistores:

Resistência equivalente entre B e C:

R_BC = (14kΩ.10kΩ)/(14kΩ+10kΩ)
R_BC = (140/24)kΩ
R_BC = 35/6 kΩ (2)

(1)/(2):

R_AB/R_BC = (10/3)/(35/6) = (10/3).(6/35)
R_AB/R_BC = 4/7
 
Resposta: b

Questão 5:

A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula.

A elevação de temperatura descrita ocorre porque

a) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor.
b) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito.
c) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor.
d) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo.
e) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor.

Resolução:

As nanopartículas magnéticas podem ser consideradas minúsculos ímãs. Sob ação do campo magnético alternado, as nanopartículas giram, transferindo calor por atrito.

Resposta: b

Questão 6:

Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25°C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3°C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg°C).

Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de

a) 42.       b) 84.       c) 167.       d) 250.       e) 500.

Resolução:

A potência de refrigeração é o dobro da potência elétrica que a usina deve operar, isto é:

Pot = 2,0 MW = 2,0.10⁶ W.
Q = Pot.Δt
mcΔθ = Pot.Δt
m/Δt= Pot/cΔθ 
m/Δt = 2,0.10⁶W/(4000J/kg.°C).3°C
m/Δt = (500/3) kg/s = 166,6 kg/s

O valor mínimo do fluxo de água para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de 167 kg/s.

Resposta: c

Questão 7:

A Figura 1 apresenta o gráfico da intensidade, em decibéis (dB), da onda sonora emitida por um alto-falante, que está em repouso, e medida por um microfone em função da frequência da onda para diferentes distâncias: 3 mm, 25 mm, 51 mm
e 60 mm. A Figura 2 apresenta um diagrama com a indicação das diversas faixas do espectro de frequência sonora para o modelo de alto-falante utilizado neste experimento.

Disponível em: www.balera.com.br. Acesso em: 8 fev. 2015.

Disponível em: www .somsc.com.br. Acesso em: 2 abr. 2015.

Relacionando as informações presentes nas figuras 1 e 2, como a intensidade sonora percebida é afetada pelo aumento da distância do microfone ao alto-falante?

a) Aumenta na faixa das frequências médias.
b) Diminui na faixa das frequências agudas.
c) Diminui na faixa das frequências graves.
d) Aumenta na faixa das frequências médias altas.
e) Aumenta na faixa das frequências médias baixas.

Resolução:

Na faixa das frequências graves, de 63 Hz a 250 Hz conforme a figura 2, verifica-se que aumentando-se a distância do microfone ao alto-falante (3 mm, 25 mm, 51 mm, 60 mm), a intensidade da onda sonora diminui.

Resposta: c 

Questão 8:

O alumínio se funde a 666 °C e é obtido à custa de energia elétrica, por eletrólise – transformação realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1 000 °C.
A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi da ordem de
550 000 toneladas, tendo sido consumidos cerca de 20 kWh de energia elétrica por quilograma do metal. Nesse mesmo ano, estimou-se a produção de resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por metais ferrosos e não-ferrosos em 3 700 t/dia, das quais 1,5% estima-se corresponder ao alumínio.([Dados adaptados de] FIGUEIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo: resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba: UNIMEP, 1994)

Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio em uso cuja massa total seja de 10 kg (panelas, janelas, latas etc.). O consumo de energia elétrica mensal dessa residência é de 100 kWh. Sendo assim, na produção desses objetos utilizou-se uma quantidade de energia elétrica que poderia abastecer essa residência por um período de

(A) 1 mês.
(B) 2 meses.
(C) 3 meses.
(D) 4 meses.
(E) 5 meses.

Resolução:

São consumidos cerca de 20 kWh de energia elétrica na produção de 1 kg de alumínio. Sendo de 10 kg a massa total de objetos de alumínio da residência, concluímos que a energia elétrica necessária para produzir esta quantidade de alumínio é de 200 kWh. Mas o consumo de energia elétrica mensal da residência é de 100 kWh. Assim, na produção de 10 kg de alumínio utilizou-se uma quantidade de energia elétrica que poderia abastecer essa residência por um período de 2 meses.

Resposta: (B)