Arte do Blog

O instantâneo abaixo é do dia 4 de agosto de 1945. O marinheiro Carl Muscarello e a enfermeira Edith Shain, em plena Times Square, centro de Nova York, comemoram o final da guerra com um beijo. Alfred Eisenstaedt estava lá e registrou. A foto acabou virando capa da revista Life. O casal nunca mais se encontrou, mas o beijo daquele dia eufórico tornou-se uma das imagens mais marcantes do século XX.
  

O beijo em Times Square

Alfred Eisenstaedt

Alfred Eisenstaedt (Dirschau, 6 de Dezembro de 1898 - Nova Iorque, 24 de Agosto de 1995) foi um fotógrafo e fotojornalista norte-americano nascido na antiga Prússia. A família mudou-se para Berlim, na Alemanha, quando ele tinha oito anos e lá ficou até ao momento em que Adolf Hitler chegou ao poder. 

Marilyn Monroe 1953

Aos catorze anos um tio ofereceu-lhe uma câmara fotográfica, uma Eastman Kodak nº 3 (uma câmara de fole). Três anos mais tarde foi recrutado para o exército alemão. Em 1918, durante a Primeira Guerra Mundial, a explosão de uma granada afetou-lhe ambas as pernas. Foi o único sobrevivente do ataque e foi mandado ferido para casa. Levou cerca de um ano até poder caminhar de novo sem ajuda, e foi durante a recuperação que se interessou novamente pela fotografia.

Albert Einstein

Em 1922, tornou-se vendedor de cintos e botões e, com o dinheiro que conseguiu poupar, adquiriu equipamento fotográfico. Ao vender uma foto teve a ideia da possibilidade de viver da fotografia e assim, aos 31 anos, abandonou a profissão de vendedor e passou a fotografar em tempo integral. Dois anos depois da subida de Hitler ao poder emigrou para os Estados Unidos. Em Nova York foi convidado a fazer parte de um novo projeto: a revista Life. Em 1942 naturalizou-se norte-americano e viajou por vários países para documentar os efeitos da guerra: no Japão registrou os efeitos da bomba atômica, na Coreia a presença das tropas americanas e na Itália o estado miserável dos pobres.

Funeral de Evita Perón - Buenos-Aires

Durante a sua carreira fotografou personalidades famosas, como Marlene Dietrich, Marilyn Monroe, Ernest Hemingway, JFK e Sophia Loren. Eisenstaedt recebeu inúmeros prêmios. A cidade de Nova York nomeou um dia em sua honra, o presidente George Bush entregou-lhe a Medalha Presidencial das Artes, o ICP (Internacional Center of Photography) atribuiu-lhe o prêmio Masters of Photography, entre outros. Nos seus últimos tempos de vida continuou a trabalhar, supervisionando a impressão das suas fotografias para futuras exposições ou livros.

Sophia Loren

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Rumo ao ENEM

Olá Pessoal. Outra coleção de exercícios para vocês. Qualquer dúvida é só consultar as aulas do Blog.

Borges e Nicolau

Eletricidade, Usinas elétricas e Ondas eletromagnéticas (VII)

Questão 51:

Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas.
Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado.
Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de

a) madeira, e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade.
b) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava.
c) metal, e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia.
d) metal, e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior.
e) madeira, e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal.

Resolução:

O material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações deve ser de metal.
A caixa metálica produz o fenômeno da blindagem eletrostática. No interior da caixa o campo elétrico é nulo.

Resposta: b

Questão 52:

Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado.

Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental?

a) Termelétrica, país é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração.
b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia.
c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população.
d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local.
e) hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída.

Resolução:

A geração de energia elétrica mais indicada é por meio de células fotovoltáicas, pois na região citada é alta a incidência solar durante o ano todo.

Resposta: d

Questão 53:

Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações, dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de elevadores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança.
Considere que um elevador de 800 kg, quando lotado com oito pessoas ou 600 kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado à rede elétrica que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por segundo. Para fazer uma estimativa simples da potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja contínua, que a aceleração da gravidade vale 10 m/s2 e que o atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de

a) 24 kW e 109 A.
b) 32 kW e 145 A.
c) 56 kW e 255 A.
d) 180 kW e 818 A.
e) 240 kW e 1090 A. 

Resolução:

Potência útil do motor:

Pot = mgh/Δt => Pot = mgv => Pot = (800+600).10.4 (W) =>
Pot = 56.10³ W = 56 MW

Intensidade da corrente elétrica:

Pot = U.i => 56000 = 220.i => i ≅ 255 A

Resposta: c

Questão 54:

Além de ser capaz de gerar eletricidade, a energia solar é usada para muitas outras finalidades. A figura a seguir mostra o uso da energia solar para dessalinizar a água. Nela, um tanque contendo água salgada é coberto por um plástico transparente e tem a sua parte central abaixada pelo peso de uma pedra, sob a qual se coloca um recipiente (copo). A água evaporada se condensa no plástico e escorre até o ponto mais baixo, caindo dentro do copo.

Nesse processo, a energia solar cedida à água salgada

a) fica retida na água doce que cai no copo, tornando-a, assim, altamente energizada.
b) fica armazenada na forma de energia potencial gravitacional contida na água doce.
c) é usada para provocar a reação química que transforma a água salgada em água doce.
d) é cedida ao ambiente externo através do plástico, onde ocorre a condensação do vapor.
e) é reemitida como calor para fora do tanque, no processo de evaporação da água salgada.

Resolução:

A energia solar vaporiza a água salgada. A água vaporizada se condensa no plástico e cede calor para o ambiente externo.

Resposta: d

Questão 55:

A eficiência de um processo de conversão de energia. definida como sendo a razão entre a quantidade de energia ou trabalho útil e a quantidade de energia que entra no processo, é sempre menor que 100% devido a limitações impostas por leis físicas. A tabela a seguir, mostra a eficiência global de vários processos de conversão.

Se essas limitações não existissem, os sistemas mostrados na tabela, que mais se beneficiariam de investimentos em pesquisa para terem suas eficiências aumentadas, seriam aqueles que envolvem as  transformações de energia

a) mecânica - energia elétrica.
b) nuclear - energia elétrica.
c) química - energia elétrica.
d) química - energia térmica.
e) radiante - energia elétrica.

Resolução:

A transformação da energia radiante que vem do Sol em energia elétrica que ocorre nas células solares tem rendimento muito baixo (5% a 28%) e se a sua eficiência fosse aumentada teríamos uma fonte de energia imensa com custo muito barato.

Resposta: e

Questão 56:

Considere a ação de se ligar uma bomba hidráulica elétrica para captar água de um poço e armazená-la em uma caixa d’água localizada alguns metros acima do solo.
As etapas seguidas pela energia entre a usina hidroelétrica e a residência do usuário podem ser divididas da seguinte forma:

I - na usina: água flui da represa até a turbina, que aciona o gerador para produzir energia elétrica;

II - na transmissão: no caminho entre a usina e a residência do usuário a energia elétrica flui por condutores elétricos;

III - na residência: a energia elétrica aciona um motor cujo eixo está acoplado ao de uma da bomba hidráulica e, ao girar, cumpre a tarefa de transferir água do poço para a caixa.

As etapas I, II e III acima mostram, de forma resumida e simplificada, a cadeia de transformações de energia que se processam desde a fonte de energia primária até o seu uso final. A opção que detalha o que ocorre em cada etapa é:

a) Na etapa I, energia potencial gravitacional da água armazenada na represa transforma-se em energia potencial da água em movimento na tubulação, a qual, lançada na turbina, causa a rotação do eixo do gerador elétrico e a correspondente energia cinética, dá lugar ao surgimento de corrente elétrica.

b) Na etapa I, parte do calor gerado na usina se transforma em energia potencial na tubulação, no eixo da turbina e dentro do gerador; e também por efeito Joule no circuito interno do gerador.

c) Na etapa II, elétrons movem-se nos condutores que formam o circuito entre o gerador e a residência; nessa etapa, parte da energia elétrica transforma-se em energia térmica por efeito Joule nos condutores e parte se transforma em energia potencial gravitacional.

d) Na etapa III, a corrente elétrica é convertida em energia térmica, necessária ao acionamento do eixo da bomba hidráulica, que faz a conversão em energia cinética ao fazer a água fluir do poço até a caixa, com ganho de energia potencial gravitacional pela água.

e) Na etapa III, parte da energia se transforma em calor devido a forças dissipativas (atrito) na tubulação; e também por efeito Joule no circuito interno do motor; outra parte é transformada em energia cinética da água na tubulação e potencial gravitacional da água na caixa d’água.

Resolução:

Na etapa I a energia potencial gravitacional da água é transformada em energia cinética que é transmitida à turbina do gerador e é transformada em energia elétrica pelo processo de indução eletromagnética.

Na etapa II parte da  energia elétrica que flui pelos condutores elétricos é transformada em energia térmica pelo efeito Joule.

Na etapa III parte da energia se transforma em energia térmica devido às  forças dissipativas na tubulação; e também por efeito Joule no circuito interno do motor; outra parte é transformada em energia cinética da água na tubulação e potencial gravitacional da água na caixa d’água.

Resposta: e

Questão 57:

Uma estudante que ingressou na universidade e, pela primeira vez, está morando longe da sua família, recebe asua primeira conta de luz:

Se essa estudante comprar um secador de cabelos que consome 1000 W de potência e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse aparelho por 15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo em reais na sua conta mensal será de

a) R$ 10,00 
b) R$ 12,50
c) R$ 13,00
d) R$ 13,50
e) R$ 14,00

Resolução:

Da conta de luz verificamos que o consumo mensal foi de 260 kWh a um custo de R$130,00, sem levar em conta o ICMS.
Isto significa que o custo de 1 kWh será de R$ 0,50, sem considerar o ICMS.
Se a estudante comprou um secador de cabelos de potência 1000 W e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse aparelho por 15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo de consumo de energia será de:

E_el = Pot.Δt => E_el = 1kWh.(1/3)h.3.20 => E_el = 20 kWh

Se 1 kWh custa R$ 0,50, 20 kWh custarão R$10,00

Sendo de 25% a alíquota do ICMS, teremos: 25%XR$10,00 = R$2,50

O acréscimo total na conta será de

R$10,00 +R$2,50 = R$ 12,50

Resposta: b

Questão 58:

Em um manual de um chuveiro elétrico são encontradas informações sobre algumas características técnicas, ilustradas no quadro, como a tensão de alimentação, a potência dissipada, o dimensionamento do disjuntor ou fusível, e a área da seção transversal dos condutores utilizados.

Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual, verificou que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 ampères. No entanto, intrigou-se com o fato de que o disjuntor ao ser utilizado para uma correta instalação de um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor.

Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência de 4 400 W, a razão entre as suas respectivas resistências elétricas, RA e RB, que justifica a diferença de dimensionamento dos disjuntores, é mais próxima de:

a) 0,3
b) 0,6
c) 0,8
d) 1,7
e) 3,0

Resolução:

A potência elétrica dissipada por um resistor de resistência R e submetido a uma tensão U é dada por: Pot = U²/R

Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência, sob tensões U_A = 127 V e U_B = 220 V e sendo R_A e R_B, suas resistências elétricas, temos:

U_A²/R_A = U_B²/R_B => R_A/R_B = (U_A/U_B)² => R_A/R_B = (127/220)² =>
R_A/R_B = (0,58)² => R_A/R_B ≅ 0,3

Resposta: a

Questão 59:

A eficiência das lâmpadas pode ser comparada utilizando a razão, considerada linear, entre a quantidade de luz produzida e o consumo. A quantidade de luz é medida pelo fluxo luminoso, cuja unidade é o lúmen (lm). O consumo está relacionado à potência elétrica da lâmpada que é medida em watt (W). Por exemplo, uma lâmpada incandescente de 40 W emite cerca de 600 lm, enquanto uma lâmpada fluorescente de 40 W emite cerca de 3000 lm.Disponível em http://tecnologia.terra.com.br.
Acesso em: 29 fev. de 2012 (adaptado).

A eficiência de uma lâmpada incandescente de 40 W é

a) maior que a de uma lâmpada fluorescente de 8 W, que produz menor quantidade de luz.
b) maior que a de uma lâmpada fluorescente de 40 W, que produz menor quantidade de luz.
c) menor que a de uma lâmpada fluorescente de 8 W, que produz a mesma quantidade de luz.
d) menor que a de uma lâmpada fluorescente de 40 W, pois consome maior quantidade de energia.
e) igual a de uma lâmpada fluorescente de 40 W, que consome a mesma quantidade de energia.

Resolução:

Por definição, a eficiência ε é a razão entre a quantidade de luz produzida Q e a energia elétrica consumida E.
 
ε = Q/E

A energia elétrica consumida é o produto da potência da lâmpada pelo tempo de utilização Δt, que vai ser suposto o mesmo para a comparação das eficiências.

ε = Q/Pot.Δt

Para a lâmpada incandescente de 40W, temos:

ε₁ = 600lm/40.Δt

a) Falsa.
Lâmpada fluorescente de 8W:
 
ε₂ = (1/5).3000lm/8.Δt = 600lm/8.Δt
Portanto: ε₁ < ε₂

b) Falsa.
Lâmpada fluorescente de 40W:
ε₃ = 3000lm/40.Δt.
Portanto: ε₁ < ε₃

c) Verdadeira.
Lâmpada de 8W:
ε₂ = 600lm/8.Δt.
Portanto: ε₁ < ε₂

d) Falsa.
ε₃ = 3000lm/40.Δt
ε₁ < ε₃, porém a quantidade de energia consumida é a mesma para as duas lâmpadas, pois suas potências são iguais.

e) Falsa.
ε₃ = 3000lm/40.Δt
ε₁ < ε₃, embora consumam a mesma quantidade de energia elétrica.

Resposta: c

Rumo ao ENEM

Olá pessoal. Mais uma coleção de exercícios para vocês recordarem o programa de Física. Tentem resolver antes de consultar as respostas. Em caso de dúvidas recorram às aulas do Blog.

Borges e Nicolau

Eletricidade, Usinas elétricas e Ondas eletromagnéticas (VI)

Questões 42 e 43

Questão 42:

O gráfico a seguir ilustra a evolução do consumo de eletricidade no Brasil, em GWh, em quatro setores de consumo, no período de 1975 a 2005.

A racionalização do uso da eletricidade faz parte dos programas oficiais do governo brasileiro desde 1980. No entanto, houve um período crítico, conhecido como “apagão”, que exigiu mudanças de hábitos da população brasileira e resultou na maior, mais rápida e significativa economia de energia. De acordo com o gráfico, conclui-se que o “apagão” ocorreu no biênio

A) 1998-1999.
B) 1999-2000.
C) 2000-2001.
D) 2001-2002.
E) 2002-2003.

Resolução:

Pelo gráfico notamos que houve uma queda no consumo de energia elétrica, em todos os setores, no biênio 2000 – 2001. Essa queda ocorreu devido mudanças de hábitos da população brasileira e que resultou na maior, mais rápida e significativa economia de energia.

Resposta: (C)

Questão 43:

Observa-se que, de 1975 a 2005, houve aumento quase linear do consumo de energia elétrica. Se essa mesma tendência se mantiver até 2035, o setor energético brasileiro deverá preparar-se para suprir uma demanda total aproximada de

A) 405 GWh.
B) 445 GWh.
C) 680 GWh.
D) 750 GWh.
E) 775 GWh.

Resolução:

De 1975 a 2005, isto é, em 30 anos houve um aumento no consumo de
375 GWh - 70 GWh = 305 GWh.
Se essa mesma tendência se mantiver até 2035, isto é, de 2005 a 2035, ou seja mais 30 anos, o setor energético brasileiro deverá preparar-se para suprir uma demanda total aproximada de
375 GWh + 305 GWh = 680 GWh.

Resposta: (C)

Questão 44:

As figuras acima representam dados referentes aos consumos de energia elétrica e de água relativos a cinco máquinas industriais de lavar roupa comercializadas no Brasil. A máquina ideal, quanto ao rendimento econômico e ambiental, é aquela que gasta, simultaneamente menos energia e água. Com base nessas informações, conclui-se que, no conjunto pesquisado,

a) quanto mais uma máquina de lavar roupa economiza água, mais ela consome energia elétrica.
b) a quantidade de energia elétrica consumida por uma máquina de lavar roupa é inversamente proporcional à quantidade de água consumida por ele.
c) a máquina I é ideal, de acordo com a definição apresentada.
d) a máquina que menos consome energia elétrica não é a que consome menos água.
e) a máquina que mais consome energia elétrica não é a que consome mais água.

Resolução:

A máquina que menos consome energia elétrica é a máquina III; e a que menos consome água é a máquina I.

Resposta: d

Questão 45:

Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global?

a) Óleo diesel.
b) Gasolina.
c) Carvão mineral.
d) Gás natural.
e) Vento.

Resolução:

A combustão do óleo diesel, da gasolina, do carvão mineral e do gás natural produz resíduos que aumentam o efeito-estufa na Terra. Assim, o vento (produção de energia eólica) é a fonte mais recomendável para a geração de energia elétrica.

Resposta: e

Questão 46:

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 funcionamento, o motorista passou a conectá-los 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.

Resolução:

Cálculo da intensidade da corrente que percorre cada farol:

P = U.i => 55 = 36 . i => i ≈ 1,53 A

Cálculo da intensidade da corrente total que percorre o fusível:

I = i + i => I ≈ 3,06 A

Os fusíveis azul e amarelo suportam correntes menores do que 3,06 A. O fusível que suporta a menor corrente elétrica e que protege o circuito é o laranja.

Resposta: c

Questão 47:

As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera.
Com ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da

a) reflexão.
b) refração.
c) difração.
d) polarização.
e) interferência.

Resolução:

Devido à reflexão na ionosfera as ondas de rádio podem ser transmitidas a grandes distâncias.

Resposta: a

Questão 48:

A fonte de energia representada na figura, considerada uma das mais limpas e sustentáveis do mundo, é extraída do calor gerado

a) pela circulação do magma no subsolo.
b) pelas erupções constantes dos vulcões.
c) pelo sol que aquece as águas com radiação ultravioleta.
d) pela queima do carvão e combustíveis fósseis.
e) pelos detritos e cinzas vulcânicas.

Resolução:

Pela circulação do magma no subsolo a água subterrânea é aquecida. Os vapores formados movimentam as turbinas gerando energia elétrica.

Resposta: a

Questão 49:

Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica.

Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V, e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência. Qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira?

a) 1.830 W
b) 2.800 W
c) 3.200 W
d) 4.030 W
e) 5.500 W

Resolução:

Vamos inicialmente admitir que a resistência elétrica da torneira seja constante.
De P = U²/R, vem: P = (127)²/R (1) e 5500 = (220)²/R (2)

Dividindo membro a membro (1) por (2), resulta:

P/5500 = (127)²/(220)² => P = 1833 W

Resposta: a

Questão 50:

A energia elétrica consumida nas residências é medida, em quilowatt-hora, por meio de um relógio medidor de consumo. Nesse relógio, da direita para esquerda, tem-se o ponteiro da unidade, da dezena, da centena e do milhar. Se um ponteiro estiver entre dois números, considera-se o último número ultrapassado pelo ponteiro. Suponha que as medidas indicadas nos esquemas seguintes tenham sido feitas em uma cidade em que o preço do quilowatt-hora fosse de R$ 0,20.

Leitura atual

Leitura do mês passado

O valor a ser pago pelo consumo de energia elétrica registrado seria de

a) R$ 41,80.
b) R$ 42.00.
c) R$ 43.00.
d) R$ 43,80.
e) R$ 44,00.

Resolução:

Leitura atual: 2783 kWh
Leitura do mês passado: 2563 kWh
Energia elétrica consumida: 2783 kWh - 2563 kWh = 220 kWh
Se 1 kWh custa R$ 0,20, então 220 kWh custarão R$ 44,00

Resposta: e

Física Animada

Rumo ao ENEM

Olá Pessoal. Energia é um dos temas preferidos do ENEM. Faz sentido, a humanidade precisa descobrir novas formas de produzir e armazenar esse bem tão necessário à vida. Faça os exercícios e se tiver dificuldade recorra às aulas do Blog.

Borges e Nicolau

Eletricidade, Usinas elétricas e Ondas eletromagnéticas (V)

Questão 33:

A figura mostra o tubo de imagens dos aparelhos de televisão usado para produzir as imagens sobre a tela. Os elétrons do feixe emitido pelo canhão eletrônico são acelerados por uma tensão de milhares de volts e passam por um espaço entre bobinas onde são defletidos por campos magnéticos variáveis, de forma a fazerem a varredura da tela.

Nos manuais que acompanham os televisores é comum encontrar, entre outras, as seguintes recomendações:

I. Nunca abra o gabinete ou toque as peças no interior do televisor.
II. Não coloque seu televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs.

Estas recomendações estão associadas, respectivamente, aos aspectos de

(A) riscos pessoais por alta tensão / perturbação ou deformação de imagem por campos externos.
(B) proteção dos circuitos contra manipulação indevida / perturbação ou deformação de imagem por campos externos.
(C) riscos pessoais por alta tensão / sobrecarga dos circuitos internos por ações externas.
(D) proteção dos circuitos contra a manipulação indevida / sobrecarga da rede por fuga de corrente.
(E) proteção dos circuitos contra manipulação indevida / sobrecarga dos circuitos internos por ação externa.

Resolução:

Como elétrons do feixe emitido pelo canhão eletrônico são acelerados por uma tensão de milhares de volts, não se deve tocar nas peças internas do televisor, evitando os riscos de choques elétricos.
Colocando-se o televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs, alteram-se as trajetórias descritas pelos elétrons emitidos pelo canhão eletrônico, provocando a deformação da imagem que se forma na tela.

Resposta (A)

Questão 34:

Explosões solares emitem radiações eletromagnéticas muito intensas e ejetam, para o espaço, partículas carregadas de alta energia, o que provoca efeitos danosos na Terra. O gráfico abaixo mostra o tempo transcorrido desde a primeira detecção de uma explosão solar até a chegada dos diferentes tipos de perturbação e seus respectivos efeitos na Terra.

Considerando-se o gráfico, é correto afirmar que a perturbação por ondas de rádio geradas em uma explosão solar:

(A) dura mais que uma tempestade magnética.
(B) chega à Terra dez dias antes do plasma solar.
(C) chega à Terra depois da perturbação por raios X.
(D) tem duração maior que a da perturbação por raios X.
(E) tem duração semelhante à da chegada à Terra de partículas de alta energia.

Resolução:

(A) Incorreta.
A duração da perturbação por ondas de rádio é inferior a 10 h e a tempestade magnética tem duração de 10 dias, aproximadamente.

(B) Incorreta.
A diferença de chegada à Terra é um pouco maior do que 1 dia.

(C) Incorreta.
Chegam praticamente ao mesmo tempo.

(D) Correta.
O gráfico nos mostra que a perturbação por ondas de rádio tem duração maior que a da perturbação por raios X.

(E) Incorreta.
A perturbação por ondas de rádio tem duração maior à da chegada à Terra de partículas de alta energia.

Resposta: (D)

Questão 35:

Um problema ainda não resolvido da geração nuclear de eletricidade é a destinação dos rejeitos radiativos, o chamado “lixo atômico”. Os rejeitos mais ativos ficam por um período em piscinas de aço inoxidável nas próprias usinas antes de ser, como os demais rejeitos, acondicionados em tambores que são dispostos em áreas cercadas ou encerrados em depósitos subterrâneos secos, como antigas minas de sal. A complexidade do problema do lixo atômico, comparativamente a outros lixos com substâncias tóxicas, se deve ao fato de

(A) emitir radiações nocivas, por milhares de anos, em um processo que não tem como ser interrompido artificialmente.
(B) acumular-se em quantidades bem maiores do que o lixo industrial convencional, faltando assim locais para reunir tanto material.
(C) ser constituído de materiais orgânicos que podem contaminar muitas espécies vivas, incluindo os próprios seres humanos.
(D) exalar continuamente gases venenosos, que tornariam o ar irrespirável por milhares de anos.
(E) emitir radiações e gases que podem destruir a camada de ozônio e agravar o efeito estufa.

Resolução:

O problema do lixo atômico, comparativamente a outros lixos com substâncias tóxicas, se deve ao fato de emitir radiações nocivas por milhares de anos, em um processo que não tem como ser interrompido artificialmente.

Resposta: (A)

Questão 36:

A passagem de uma quantidade adequada de corrente elétrica pelo filamento de uma lâmpada deixa-o incandescente, produzindo luz. O gráfico abaixo mostra como a intensidade da luz emitida pela lâmpada está distribuída no espectro eletromagnético, estendendo-se desde a região do ultravioleta (UV) até a região do infravermelho.

A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quantidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindo-se que essas duas quantidades possam ser estimadas, respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente

(A) 10%.      (B) 15%.      (C) 25%.      (D) 50%.      b(E) 75%.

Resolução:

Vamos fazer uma estimativa das energias pelo número de quadradinhos sob a curva.
Energia total, corresponde à área sob o gráfico: aproximadamente 20 quadradinhos.
Energia visível: aproximadamente 5 quadradinhos.
Sendo a eficiência luminosa de uma lâmpada dada pela razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quantidade total de energia gasta, temos:
Eficiência luminosa = 5/20 = 0,25 = 25 %

Resposta: (C)

Questão 37:

O gráfico abaixo ilustra o resultado de um estudo sobre o aquecimento global. A curva mais escura e contínua representa o resultado de um cálculo em que se considerou a soma de cinco fatores que influenciaram a temperatura média global de 1900 a 1990, conforme mostrado na legenda do gráfico.
A contribuição efetiva de cada um desses cinco fatores isoladamente é mostrada na parte inferior do gráfico.

Os dados apresentados revelam que, de 1960 a 1990, contribuíram de forma efetiva e positiva para aumentar a temperatura atmosférica:

A) aerossóis, atividade solar e atividade vulcânica.
B) atividade vulcânica, ozônio e gases estufa.
C) aerossóis, atividade solar e gases estufa.
D) aerossóis, atividade vulcânica e ozônio.
E) atividade solar, gases estufa e ozônio.

Resolução:

A análise do gráfico permite-nos concluir que de 1960 a 1990 contribuíram, de forma efetiva e positiva para aumentar a temperatura atmosférica, os fatores:
atividade solar (II), gases estufa (I) e ozônio (III).

Resposta: (E)

Questão 38:

Com o projeto de mochila ilustrado acima, pretende-se aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia desperdiçada no ato de caminhar. As transformações de energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto uma pessoa caminha com essa mochila podem ser assim esquematizadas:

As energias I e II, representadas no esquema acima, podem ser identificadas, respectivamente, como:

A) cinética e elétrica.
B) térmica e cinética.
C) térmica e elétrica.
D) sonora e térmica.
E) radiante e elétrica.

Resolução:

Ao caminhar, a mochila oscila e portanto há transformação de energia potencial em energia cinética. O movimento do compartimento, no interior de um campo magnético, gera energia elétrica pelo fenômeno da indução eletromagnética.

Resposta: (A)

Questões 39 e 40

O diagrama abaixo representa, de forma esquemática e simplificada, a distribuição da energia proveniente do Sol sobre a atmosfera e a superfície terrestre. Na área delimitada pela linha tracejada, são destacados alguns processos envolvidos no fluxo de energia na atmosfera.

Questão 39:

Com base no diagrama acima, conclui-se que:

A) a maior parte da radiação incidente sobre o planeta fica retida na atmosfera.
B) a quantidade de energia refletida pelo ar, pelas nuvens e pelo solo é superior à absorvida pela superfície.
C) a atmosfera absorve 70% da radiação solar incidente sobre a Terra.
D) mais da metade da radiação solar que é absorvida diretamente pelo solo é devolvida para a atmosfera.
E) a quantidade de radiação emitida para o espaço pela atmosfera é menor que a irradiada para o espaço pela superfície.

Resolução:

A) Incorreta.

É de 20%

B) Incorreta.
A quantidade de energia refletida pelo ar, pelas nuvens e pelo solo é de 30% e a absorvida pela superfície é de 50%.

C) Incorreta.
É igual a 20%

D) Correta.
A radiação solar absorvida diretamente pelo solo é de 50% e é devolvida para a atmosfera 44%.

E) Incorreta.
A quantidade de radiação emitida para o espaço pela atmosfera é de 64% e a irradiada para o espaço pela superfície é de 6%

Resposta: (D)

Questão 40:

A chuva é o fenômeno natural responsável pela manutenção dos níveis adequados de água dos reservatórios das usinas hidrelétricas. Esse fenômeno, assim como todo o ciclo hidrológico, depende muito da energia solar. Dos processos numerados no diagrama, aquele que se relaciona mais diretamente com o nível dos reservatórios de usinas hidrelétricas é o de número:

A) I.
B) II.
C) III.
D) IV.
E) V.

Resolução:

O nível dos reservatórios de usinas hidrelétricas está ligado à absorção da radiação solar pela água, com consequente evaporação e posterior precipitação. Assim, dos processos numerados no diagrama, aquele que se relaciona mais diretamente com o nível dos reservatórios de usinas hidrelétricas é o de número V.

Resposta (E)

Questão 41:

A energia geotérmica tem sua origem no núcleo derretido da Terra, onde as temperaturas atingem 4.000 ºC. Essa energia é primeiramente produzida pela decomposição de materiais radiativos dentro do planeta. Em fontes geotérmicas, a água, aprisionada em um reservatório subterrâneo, é aquecida pelas rochas ao redor e fica submetida a altas pressões, podendo atingir temperaturas de até 370ºC sem entrar em ebulição. Ao ser liberada na superfície, à pressão ambiente, ela se vaporiza e se resfria, formando fontes ou gêiseres. O vapor de poços geotérmicos é separado da água e é utilizado no funcionamento de turbinas para gerar eletricidade. A água quente pode ser utilizada para aquecimento direto ou em usinas de dessalinização.Roger A. Hinrichs e Merlin Kleinbach. Energia e meio ambiente. Ed. ABDR (com adaptações).

Depreende-se das informações acima que as usinas geotérmicas

A) utilizam a mesma fonte primária de energia que as usinas nucleares, sendo, portanto, semelhantes os riscos decorrentes de ambas.
B) funcionam com base na conversão de energia potencial gravitacional em energia térmica.
C) podem aproveitar a energia química transformada em térmica no processo de dessalinização.
D) assemelham-se às usinas nucleares no que diz respeito à conversão de energia térmica em cinética e, depois, em elétrica.
E) transformam inicialmente a energia solar em energia cinética e, depois, em energia térmica.

Resolução:

Nas usinas geotérmicas e nucleares o vapor produzido (energia térmica) é utilizado para movimentar as turbinas (energia cinética) e gerar energia elétrica.

Resposta: (D)

Cursos do Blog - Eletricidade

Atração entre correntes elétricas de mesmo sentido - Repulsão entre correntes elétricas de sentidos opostos

 32ª aula
Eletromagnetismo - Condutores paralelos

Borges e Nicolau

Recorde os dois primeiros fenômenos eletromagnéticos:

• Toda corrente elétrica origina no espaço que a envolve um campo magnético.

• Um condutor percorrido por corrente elétrica e imerso num campo magnético, fica, em geral, sob ação de uma força magnética.

Vamos considerar a ação entre condutores paralelos percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido. Cada corrente elétrica origina um campo magnético que age sobre a outra. Assim, i₁ origina B₁ (regra da mão direita número 1), nos pontos onde está i₂. B₁ exerce num comprimento L do segundo condutor uma força magnética F_m (regra da mão direita número 2 ou regra da mão esquerda). Reciprocamente i₂ origina B₂ (regra da mão direita número 1), nos pontos onde está i₁. B₂ exerce, num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₁, uma força magnética -F_m (regra da mão direita número 2 ou regra da mão esquerda).

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Observe que: correntes elétricas de mesmo sentido atraem-se.

Vamos calcular a intensidade da força magnética de atração que o condutor longo (percorrido por corrente i₁) exerce num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₂, e também a intensidade da força magnética de atração que o condutor longo (percorrido por corrente i₂) exerce num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₁:

Assim, vem:

Vamos agora considerar a ação entre condutores paralelos e longos percorridos por correntes elétricas de sentidos opostos. Cada corrente elétrica origina um campo magnético que age sobre a outra. Assim, i₁ origina B₁ (regra da mão direita número 1), nos pontos onde está i₂. B₁ exerce num comprimento L do segundo condutor uma força magnética F_m (regra da mão direita número 2 ou regra da mão esquerda). Reciprocamente i₂ origina B₂ (regra da mão direita número 1), nos pontos onde está i₁. B₂ exerce, num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₁, uma força magnética -F_m (regra da mão direita número 2 ou regra da mão esquerda).

Clique para ampliar

Observe que: correntes elétricas de sentidos opostos repelem-se.

Vamos calcular a intensidade da força magnética de repulsão que o condutor longo (percorrido por corrente i₁) exerce num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₂, e também a intensidade da força magnética de repulsão que o condutor longo (percorrido por corrente i₂) exerce num comprimento L do condutor percorrido por corrente i₁:

Assim, vem:

Exercícios básicos

Exercício 1:

Analise cada caso abaixo e verifique se há atração ou repulsão entre os condutores retilíneos percorridos por corrente elétrica.

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Resolução: clique aqui

Exercício 2:

Tem-se dois condutores, 1 e 2, retilíneos, longos e paralelos, percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido e de intensidades i₁ = 3 A e i₂ = 5 A.

A distância entre os condutores é r = 10 cm.

Seja μ₀ = 4π.10^-7 T.m/A, a permeabilidade magnética do vácuo. Determine:

a) a intensidade do campo magnético B₁ que a corrente elétrica i₁ origina nos pontos onde está o condutor 2.

b) a intensidade da força magnética que o campo B₁ exerce sobre um comprimento
L = 20 cm do condutor percorrido por corrente de intensidade i₂.

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Exercício 3:
Tem-se dois condutores, 1 e 2, retilíneos, longos e paralelos, percorridos por correntes elétricas de sentidos opostos e de mesma intensidade i. A distância entre os condutores é r e μ₀ é a permeabilidade magnética do meio. Pode-se afirmar que:

a) entre os condutores ocorre atração e a intensidade da força magnética que um condutor exerce num comprimento L do outro é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica i.
b) entre os condutores ocorre atração e a intensidade da força magnética que um condutor exerce num comprimento L do outro é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica i.
c) entre os condutores ocorre repulsão e a intensidade da força magnética que um condutor exerce num comprimento L do outro é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica i.
d) entre os condutores ocorre repulsão e a intensidade da força magnética que um condutor exerce num comprimento L do outro é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica i.
e) entre os condutores ocorre atração e a intensidade da força magnética que um condutor exerce num comprimento L do outro é inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre os condutores.

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Exercício 4:
Considere três condutores retos percorridos por corrente elétrica de mesma intensidade i e dispostos de três maneiras diferentes, conforme indica a figura abaixo.
Determine, em cada caso, a intensidade da força magnética resultante que age em cada metro do condutor (2), devido à ação dos condutores (1) e (3).

  

Dados: i = 10 A; r = 20 cm e μ₀ = 4π.10^-7 T.m/A

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1:
(Mackenzie)
A intensidade da força de interação eletromagnética entre dois condutores retilíneos, dispostos paralelamente um ao outro e percorridos por correntes elétricas de intensidades i₁ e i₂, é dada pela equação: Fx=x[(μ₀.i₁.i₂)/(2.π.r)].L. Dois condutores idênticos estão dispostos paralelamente, como mostra a figura, distantes 10,00 cm um do outro. Se a distância entre estes condutores passar a ser o dobro da inicial, eles irão _____ com uma força de intensidade ______ .

a) repelir-se; 2.F.
b) repelir-se; 1/2.F.
c) atrair-se; 2.F.
d) atrair-se; 1/2.F.
e) atrair-se ; √F.

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Revisão/Ex 2:
(Fuvest)
Um circuito é formado por dois fios muito longos, retilíneos e paralelos, ligados a um gerador de corrente contínua como mostra a figura. O circuito é percorrido por uma corrente constante i. Pode-se afirmar que a força de origem magnética que um trecho retilíneo exerce sobre o outro é:

a) nula.
b) atrativa e proporcional a i².
c) atrativa e proporcional a i².
d) repulsiva e proporcional a i².
e) repulsiva e proporcional a i².

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Revisão/Ex 3:
(PUC–RS)
Dois longos fios condutores retilíneos e paralelos, percorridos por correntes de mesma intensidade, atraem-se magneticamente com força F. Duplicando a intensidade da corrente em cada um deles e a distância de separação dos condutores, a intensidade da força magnética que atua entre eles ficará:

a) 4F.
b) 3F.
c) 2F.
d) F/2.
e) F/4.

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Revisão/Ex 4:
(ITA)
Considere dois fios paralelos, muito longos e finos, dispostos horizontalmente conforme mostra a figura. O fio de cima pesa 0,080 N/m, é percorrido por uma corrente I₁ = 20 A e se encontra dependurado por dois cabos. O fio de baixo encontra-se preso e é percorrido por uma corrente I₂ = 40 A, em sentido oposto. Para qual distância r indicada na figura, a tensão T nos cabos será nula?

Resolução: clique aqui
n
Desafio: 

Quatro condutores, retos e muito longos, atravessam os vértices de um quadrado de lado d. Cada condutor é percorrido por corrente elétrica de intensidade i, nos sentidos indicados na figura. A intensidade da força magnética que o condutor B exerce num comprimento L do condutor A é igual a F. A intensidade da força resultante da ação de B, C e D sobre um comprimento L do condutor A é dada por:

a) F√2
b) F√2,5
c) F√3
d) F√3,5
e) 2F

A resolução será publicada na próxima quarta-feira.

Resolução do desafio anterior:

Duas espiras circulares de mesmo raio R = 10 cm, situam-se em planos perpendiculares e com centro O comum. Seja i = 10 A a intensidade da corrente elétrica que percorre cada espira. Determine a intensidade do vetor campo magnético resultante no centro O.
Dado: μ₀ = 4.π.10^-7 T.m/A

Resolução:

Cada espira cria no centro O um campo magnético de intensidade B dada por:

B = μ₀.i/2R => B = 4π.10^-7.10/2.0,10 => B = 2π.10^-5 T

Pela regra da mão direita determinamos a direção e o sentido do vetor campo magnético que cada espira cria no centro O:

B_result = B.√2 => B_result = 2π.10^-5.√2 T