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Fã­sica 2

  1. 1. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 49 *MÓDULO 1* Estática – Equilíbrio Por dentro da estática A estática é a área da Física que estuda sistemas em equilíbrio. De acordo com a 1.ª Lei de Newton, a aceleração desses sistemas é nula. Dizemos que uma partícula ou um corpo está em equilíbrio quando se encontra em repouso em relação a outro corpo – por exemplo, uma televisão colocada sobre uma mesa – ou em movimento retilíneo uniforme – um carro rodando numa estrada reta em velocidade constante. AFP  A Ponte do Gard foi projetada pelos romanos como parte de um aqueduto que abastecia a cidade de Nîmes Como já vimos anteriormente, nessas situações a resultante das forças que atuam sobre o corpo (a televisão e o carro) é nula. Com isso, podemos concluir que, para que um corpo, ou, fisicamente, um ponto material (classificado assim quando suas dimensões são desprezíveis) qualquer, esteja em equilíbrio, é essencial que a resultante de forças que atuam nele seja nula. É exatamente esse princípio da estática que os engenheiros romanos usaram para construir os aquedutos. Para entender melhor como eles conseguiram essa proeza, é preciso saber que todo corpo ou sistema tem um “centro de massa”, o local onde se considera a ação da força-peso. Para que esse sistema ou corpo – que pode ser um corpo humano – permaneça parado, sem se desequilibrar nem cair para os lados, é necessário que a linha vertical que passa pelo seu centro de massa esteja contida no plano da base do objeto. No caso do corpo humano, são os pés. É dessa forma que nos mantemos em pé. Nosso centro de massa, localizado junto ao nosso umbigo e dentro do abdome, está sempre acima da área formada pelos nossos pés. Para evitar que uma pilha de tijolos, onde cada um está um pouco deslocado em relação ao de baixo, se desequilibre e se desmorone, é essencial que o centro de massa da pilha de tijolos “caia” dentro da área do tijolo que está apoiado no chão. No caso de um grupo de equilibristas suspensos sobre uma cadeira, o centro de massa de cada um deve continuar sobre a base da cadeira apoiada no chão. Em ambos os casos, a resultante de forças incidindo sobre os corpos (tijolos e equilibristas) será nula e eles permanecerão em equilíbrio. Agora, para um ponto material – corpo cujas dimensões não são relevantes –, como ficam as condições de equilíbrio? Como as forças agem sobre ele? Visualmente, podemos expressar todas as forças que atuam sobre determinado corpo com o gráfico a seguir.  O gráfico representa a ação das várias forças sobre um corpo cujas dimensões não são relevantes Note que as várias forças que agem em certo corpo (no exemplo do gráfico 1, 2 e 3) podem ser substituídas por suas componentes sobre os eixos e . Se formos decompor essas forças sobre os eixos e , veremos que as forças 1x, 2x e 3x estão sobre o eixo , enquanto as forças 1y, 2y e 3y estão sobre o eixo . Caso a resultante de todas as componentes sobre os dois eixos e sejam nulas, a resultante das forças que atuam sobre o corpo também será nula ( R = ). Isso significa que a partícula estará em equilíbrio. Resumindo, a condição para que um ponto material qualquer esteja em equilíbrio – o que significa estar parado ou em movimento retilíneo uniforme – é que as resultantes das componentes de forças sobre os eixos e sejam nulas. E os arcos romanos, o que eles têm a ver com tudo isso? Para que eles se sustentem, o somatório de todas as forças que incidem em todas as suas partes precisa ser nulo. De outra forma, eles desmoronariam.  Estática é a parte da Física que estuda corpos em equilíbrio, como pontes, edifícios de torres etc.  Equilíbrio do ponto material: na Física, diz-se que um corpo se encontra em equilíbrio quando ele está em
  2. 2. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 50 repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Em ambos os casos, sua aceleração é nula, conforme já estudado na 1.ª Lei de Newton.  Para que uma partícula esteja em equilíbrio, é obrigatório que a resultante das forças que atuam sobre ela seja nula ( R = ). Isso significa que, se formos decompor essas forças em dois eixos e , a resultante de forças em cada eixo deve ser zero.  Corpo extenso é aquele que não sofre deformações sob a ação de forças externas – ou cujas deformações são desprezíveis – e seu tamanho é relevante na resolução dos problemas.  Momento ou torque de uma força é uma grandeza física associada ao movimento de rotação de um corpo, em torno de um eixo, que resulta da aplicação de uma força sobre esse corpo. A equação que define o momento de uma força é , em que é a distância perpendicular do eixo à linha de ação de .  O equilíbrio de um corpo rígido só será atingido quando o corpo estiver em equilíbrio de translação ( x e y ) e rotação ( ). ********** ATIVIDADES 1 ********** Texto para as questões de 1 a 3. Os incríveis arcos romanos Considerada patrimônio da humanidade, a Ponte do Gard, construída no sul da França há cerca de 2000 anos, é uma obra-prima da arquitetura Um dos mais belos e impressionantes monumentos da era romana em território francês é a Ponte do Gard (Pont du Gard, em francês). Localizada no sul do país, ela fazia parte de um aqueduto de 50 quilômetros de extensão que trazia água de Uzes até Nîmes. A ponte, construída pouco antes do início da era cristã, levou cinco anos para ficar pronta e chama atenção pela beleza e pelo equilíbrio de suas formas. Muitos a consideram uma verdadeira obra-prima arquitetônica. Com 49 metros de altura e 275 metros de comprimento, o monumento, tombado em 1985 pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco) como patrimônio da humanidade, é formado por 52 arcos feitos de pedra. Eles têm diferentes tamanhos, que variam de 7 a 22 metros de altura, e estão distribuídos em três planos sobre o rio Gard. O nível mais baixo da construção era – e ainda é – usado como estrada para travessia do rio, enquanto o mais elevado servia de duto para as águas. O mais impressionante é que os arquitetos e engenheiros romanos não utilizaram cimento na construção dos arcos. As pedras eram simplesmente encaixadas umas nas outras. Por um princípio físico que envolve forças – fundamentalmente, condições de equilíbrio –, assim permaneceram por mais de 2000 anos. Considerando cada pedra um corpo com dimensões desprezíveis, para manter o equilíbrio é necessário que a força resultante sobre ela seja nula. Embora os romanos tenham usado e abusado da construção de arcos – presentes não apenas em pontes e aquedutos, mas também em arenas, como o Coliseu de Roma, em arcos do triunfo e outros monumentos –, os inventores desse tipo de edificação não foram eles, mas os etruscos, povo que viveu no norte da Itália por volta do ano 1000 antes de Cristo. Superinteressante, São Paulo, jun. 2009. .1. (AED-SP) Quais as dimensões da Ponte do Gard? Quantos níveis e arcos ela tem? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) Os romanos foram os primeiros a construir edificações em forma de arcos, como aquedutos e arenas? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (AED-SP) Qual é o principal conhecimento de Física necessário para realizar a construção dos aquedutos? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .4. (INEP-MEC) Os antigos romanos foram os primeiros a usar extensivamente o arco arquitetônico em suas construções. A propriedade mais notável do arco é que as pedras que o compõem permanecem em equilíbrio devido somente às forças mútuas de contato, sem necessidade de argamassa para cimentá-las umas às outras. Considere que o arco representado na figura abaixo está desse modo em equilíbrio e que cada uma de suas pedras pesa 150 N. Determine a direção e o sentido da resultante das forças que as pedras laterais D e E exercem sobre a pedra central C e calcule seu módulo.
  3. 3. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 51 (A) Horizontal para a esquerda, de intensidade 100 N. (B) Vertical para cima, de intensidade 100 N. (C) Horizontal para a esquerda, de intensidade 150 N. (D) Vertical para cima, de intensidade 150 N. (E) Vertical para baixo, de intensidade 150 N. .5. (INEP-MEC) A figura a seguir mostra um atleta de ginástica olímpica no aparelho de argolas. O ginasta encontra-se parado na posição mostrada. Dentre as alternativas a seguir, assinale a que melhor representa as forças que atuam sobre ele, desprezando- -se as forças do ar. ***(A)********(B)**********(C)***********(D)*********(E)****** .6. (PUC-RS) Dois operários suspendem um balde por meio de cordas, conforme mostra o esquema a seguir. São dados: ************* Sabe-se que o balde, com seu conteúdo, tem peso 50 N, e que o ângulo formado entre as partes da corda no ponto de suspensão é 60º. A corda pode ser considerada como ideal (inextensível e de massa desprezível). Quando o balde está suspenso no ar, em equilíbrio, a força exercida por um operário, medida em newtons, vale: (A) (C) (E) (B) (D) .7. (UNESP) Um professor de Física pendurou uma pequena esfera, pelo seu centro de gravidade, ao teto da sala de aula, conforme a figura: Em um dos fios que sustentava a esfera, ele acoplou um dinamômetro e verificou que, com o sistema em equilíbrio, ele marcava 10 N. O peso, em newtons, da esfera pendurada é de: (A) (B) (C) (D) (E) .8. (UNICAMP-SP) A figura a seguir mostra uma árvore que sofreu uma poda drástica e perdeu a parte esquerda da sua copa. Após a poda, o centro de massa (CM) da árvore passou a ser à direita do eixo do tronco. Uma forte rajada de vento exerce uma força horizontal vento sobre a árvore, atuando ao longo de uma linha que fica a uma altura da raiz. Para que a árvore permaneça em equilíbrio estático é necessário que tanto a força quanto o torque resultante na árvore sejam nulos. O torque de uma força com relação a um ponto é dado pelo produto do módulo da força pelo seu braço, que é a distância do ponto à linha de ação da força. Assim, qual é o conjunto de forças agindo nas raízes dessa árvore que poderia garantir seu equilíbrio estático?
  4. 4. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 52 (A) (B) (C) (D) ________________________________________________ *Anotações* ********** ATIVIDADES 2 ********** C1 Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H1 Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. .9. (ENEM-MEC) Um dos modelos usados na caracterização dos sons ouvidos pelo ser humano baseia-se na hipótese de que ele funciona como um tubo ressonante. Neste caso, os sons externos produzem uma variação de pressão do ar no interior do canal auditivo, fazendo a membrana (tímpano) vibrar. Esse modelo pressupõe que o sistema funciona de forma equivalente à propagação de ondas sonoras em tubos com uma das extremidades fechadas pelo tímpano. As frequências que apresentam ressonância com o canal auditivo têm sua intensidade reforçada, enquanto outras podem ter sua intensidade atenuada. Considere que, no caso de ressonância, ocorra um nó sobre o tímpano e ocorra um ventre da onda na saída do canal auditivo, de comprimento L igual a 3,4 cm. Assumindo que a velocidade do som no ar (v) é igual a 340 m/s, a frequência do primeiro harmônico (frequência fundamental, n = 1) que se formaria no canal, ou seja, a frequência mais baixa que seria reforçada por uma ressonância no canal auditivo, usando este modelo é (A) 0,025 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/4L e equipara o ouvido a um tubo com ambas as extremidades abertas. (B) 2,5 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/4L e equipara o ouvido a um tubo com uma extremidade fechada. (C) 10 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/L e equipara o ouvido a um tubo com ambas as extremidades fechadas. (D) 2.500 kHz, valor que expressa a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/L, aplicável ao ouvido humano. (E) 10.000 kHz, valor que expressa a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/L, aplicável ao ouvido e a tubo aberto e fechado.
  5. 5. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 53 .10. (ENEM-MEC) Se for necessário transmitir urgentemente uma notícia para uma população isolada numa região distante, o ideal será enviá-la através de uma emissora de rádio que utilize (A) ondas FM (frequência modulada). (B) ondas AM (amplitude modulada). (C) ondas curtas. (D) ondas médias. (E) ondas médias e curtas. .11. (ENEM-MEC) Como funciona o sistema de alarme que evita o furto em lojas Ele é acionado por sensores que ficam quase invisíveis nos produtos. Alguns desses aparelhinhos são finos como uma folha de papel e têm o circuito ativado por ondas de alta frequência, cerca de 8 MHz. Quando algum cliente “se esquece” de pagar o produto, o sensor colado no produto interage com aquelas grandes barras verticais que ficam nas portas das lojas, acionando o alarme. Revista Mundo Estranho, abr. 2004 (com adaptações). As ondas emitidas por estes sensores são (A) eletromagnéticas. (B) sonoras. (C) radioativas. (D) mecânicas. (E) elétricas. .12. (ENEM-MEC) Quando um objeto é iluminado, ele absorve algumas cores do espectro da luz incidente e reflete outras. A cor com que o objeto é visto será determinada pelas cores que ele reflete. Baseado no exposto, analise as afirmações seguintes. I. Um objeto branco iluminado com uma luz verde reflete a cor azul. II. Um objeto vermelho iluminado com uma luz branca reflete a cor vermelha. III. Um objeto preto é aquele que absorve todas as cores. IV. Um objeto de vidro transparente azul tem essa cor porque reflete todas as cores. As afirmativas corretas são (A) I e II. (B) I e III. (C) II e III. (D) II e IV. (E) III e IV. .13. (ENEM-MEC) 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. www.sec.noaa.gov (com adaptações). 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. ________________________________________________ *Anotações*
  6. 6. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 54 *MÓDULO 2* Mecânica celeste – Gravitação universal Balé celestial O alemão Johannes Kepler (1571-1630) foi um dos maiores astrônomos de todos os tempos, responsável pela elaboração das três leis sobre o movimento dos planetas que estão na origem da mecânica celeste. A primeira dessas leis é uma correção ao sistema heliocêntrico proposto pelo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543). Segundo a teoria de Copérnico, os planetas girariam numa órbita circular ao redor do Sol (teoria heliocêntrica) – ao contrário da teoria anterior, defendida pelo astrônomo Cláudio Ptolomeu, para quem o centro do universo era a Terra (teoria geocêntrica; veja na figura 1). Depois da morte de Copérnico, Kepler aprofundou seus estudos e chegou à conclusão de que os planetas realmente giravam em torno do Sol, mas em trajetórias elípticas – e não necessariamente circulares, como previu Copérnico (figura 2). Segundo a 1.ª Lei de Kepler, a Lei das Órbitas, os planetas se movem em torno do Sol em órbitas elípticas, com o Sol num dos focos da elipse. As galáxias, por sua vez, seguem movimentos cíclicos semelhantes aos planetas, gerando, assim, sua forma, que pode ser elíptica ou circular, entre outras. Lembre-se de que a circunferência é um caso particular da elipse, ou seja, toda circunferência também é uma elipse. EDITORA ABRIL A 2.ª Lei de Kepler, a Lei das Áreas, diz respeito à velocidade de deslocamento dos planetas. O astrônomo descobriu que essa velocidade varia ao longo da trajetória, sendo maior quando o planeta está mais próximo do Sol e menor quanto mais distante ele estiver. Assim, a velocidade é máxima no ponto mais próximo, chamado de periélio (P), e mínima no ponto mais afastando, o afélio (A). Observe a figura abaixo e considere que, para se deslocar do ponto M para o ponto N, o vetor que liga o Sol (S) ao planeta “varre” a área entre os pontos SMN, enquanto, para ir do ponto Q para o ponto R, “varre” a área entre SQR. Kepler concluiu que, para um mesmo intervalo de tempo, as áreas varridas são idênticas, não importando a excentricidade da órbita do planeta. A 2.ª Lei de Kepler preconiza que os planetas percorrem áreas iguais em tempos iguais. EDITORA ABRIL Somente dez anos depois, o grande astrônomo alemão formulou sua 3.ª Lei, a Lei dos Períodos, que relaciona o movimento dos planetas uns com os outros. Para isso, ele tentou estabelecer relações entre os períodos de revolução dos planetas e os raios médios de suas órbitas, chegando à conclusão de que os quadrados dos tempos das revoluções siderais dos planetas são proporcionais aos cubos dos raios médios, que correspondem aos semieixos maiores de suas órbitas. As descobertas de Kepler foram fundamentais para se entender o movimento dos planetas. O astrônomo, no entanto, não se debruçou sobre as causas desses movimentos – e, por isso, suas leis podem ser entendidas como a Cinemática do movimento planetário. Coube ao físico inglês sir Isaac Newton (1643-1727) utilizar os fundamentos estabelecidos por Kepler e, alguns anos depois, elaborar um dos princípios fundamentais da natureza: a Lei da Gravitação Universal.  A 1.ª Lei de Kepler afirma que, ao contrário do que defendia Copérnico, os planetas se movem em torno do Sol em órbitas elípticas (e não circulares), com o Sol num dos focos da elipse.  A 2.ª Lei de Kepler diz que o vetor que liga o Sol aos planetas percorre áreas iguais em tempos iguais.  A 3.ª Lei de Kepler diz que os quadrados dos tempos das revoluções siderais dos planetas são proporcionais aos cubos dos semieixos maiores de suas órbitas.  A Lei da Gravitação Universal, formulada por Isaac Newton, diz que dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Equacionando: F = G m1m2/r2.
  7. 7. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 55 ********** ATIVIDADES 1 ********** Texto para as questões de 1 a 3. Phobos, a lua de Marte A origem do satélite é um enigma de longa data, mas ganhou pistas com uma revelação científica feita no ano passado Seria Phobos um asteroide capturado pela gravidade de Marte ou teria feito parte do solo planetário antes de uma grande explosão? Em uma conferência em Roma, no fim de 2010, os astrofísicos apresentaram novas evidências que nos levam a crer que Phobos nasceu após uma rocha espacial colidir com a superfície do planeta vermelho e provocar estilhaços que se aglutinaram, “em um evento catastrófico”. As recentes informações provenientes da sonda da Agência Espacial Europeia, Mars Express, portanto, fazem parecer menos provável a hipótese de captura de asteroides. DIVULGAÇÃO / ESA  Mars Express: a nave da Agência Espacial Europeia (ESA) foi desenvolvida para auxiliar no estudo de Marte Os asteroides são corpos celestes menores do que os planetas. O maior deles, Ceres, considerado um planeta- -anão, tem pouco menos de mil quilômetros de diâmetro. A maioria dos asteroides está nas órbitas entre Marte e Júpiter. São conhecidos e catalogados cerca de 4.000 – mas podem chegar a 30.000 ou 40.000. Acredita-se também que alguns possam ser cometas que perderam seu envoltório gasoso. Phobos é maior que sua colega Deimos, a outra lua de Marte, também de origem incerta, com 18 quilômetros de diâmetro. Os dois satélites marcianos foram descobertos pelo astrônomo norte-americano Asaph Hall, em 1877. Phobos e Deimos são compostos de uma espécie de rocha “tipo C”, semelhante à composição de alguns asteroides. As observações dos cientistas indicam, no entanto, que a superfície de Marte foi atingida durante um longo período pelo impacto de meteoritos, que provocaram deslizamentos e o descolamento de material, posteriormente capturado pela gravidade do planeta, deixando rastros escuros nas encostas íngremes de crateras gigantes. Daí a origem de Phobos. Em comparação com a Lua terrestre, Phobos é praticamente um maratonista: percorre a órbita marciana três vezes ao dia. Ele está cada vez mais perto da superfície do planeta e se aproxima a uma velocidade de 1,8 metro a cada 100 anos. Daqui a algum tempo, uns 50 milhões de anos, ele irá se chocar com o planeta vermelho ou se dividir em um anel. Para se ter uma ideia, Phobos já está tão perto que, de alguns locais de Marte, nem sempre pode ser visto. Em Phobos, há variações extremas de temperatura. Em seu lado iluminado, equivale a um “dia agradável” de inverno, no sul do país, enquanto a poucos quilômetros de distância dali, no lado escuro, o clima é mais congelante do que uma noite na Antártida. Superinteressante, São Paulo, fev. 2011. .1. (AED-SP) Qual é o enigma que envolve Phobos, a lua de Marte? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) Quantas vezes por dia Phobos orbita em torno de Marte? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (AED-SP) Em quanto tempo Phobos poderá desaparecer? Justifique. ___________________________________________________ ___________________________________________________ .4. (ENEM-MEC) A tabela abaixo resume alguns dados importantes sobre os satélites de Júpiter. Ao observar os satélites de Júpiter pela primeira vez, Galileu Galilei fez diversas anotações e tirou importantes conclusões sobre a estrutura de nosso universo. A figura abaixo reproduz uma anotação de Galileu referente a Júpiter e seus satélites.
  8. 8. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 56 De acordo com essa representação e com os dados da tabela, os pontos indicados por 1, 2, 3 e 4 correspondem, respectivamente, a: (A) Io, Europa, Ganimedes e Calisto. (B) Ganimedes, Io, Europa e Calisto. (C) Europa, Calisto, Ganimedes e Io. (D) Calisto, Ganimedes, Io e Europa. (E) Calisto, Io, Europa e Ganimedes. .5. (INEP-MEC) Ao ser examinado sobre o movimento dos planetas do sistema solar, um aluno escreveu os seguintes enunciados para as leis de Kepler. I. Qualquer planeta gira em torno do Sol, descrevendo uma órbita elíptica, da qual o Sol ocupa um dos focos. II. O segmento de reta que une um planeta ao Sol “varre” áreas proporcionais aos intervalos de tempo dos percursos. III. Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos raios médios das órbitas. Dos enunciados acima, está(ão) correto(s): (A) todos. (B) nenhum. (C) somente I. (D) somente II. (E) somente III. .6. (INEP-MEC) Atualmente, o principal projeto da Nasa é a preparação da viagem tripulada a Marte, prevista para a segunda década do século XXI. Mais do que problemas técnicos, uma missão desse porte ainda é inviável pelo fator humano. No espaço, os astronautas sofrem de distúrbios do sono, alterações dos batimentos cardíacos, atrofias de músculos e ossos e depressão do sistema imunológico. Os cientistas precisam superar esses males antes de enviar uma tripulação para uma viagem de dois anos até Marte. A ida de Glenn ao espaço, aos 77 anos, faz parte desse projeto, já que os distúrbios sofridos pelos astronautas são semelhantes aos da velhice. Zero Hora, 23/10/1998. Sabe-se que a distância média de Marte ao Sol é maior que a da Terra ao Sol. Portanto, Marte leva _______ tempo que a Terra para dar uma volta completa em torno do Sol e sua velocidade orbital é _______ que a da Terra. As lacunas são corretamente preenchidas, respectivamente, por: (A) menos; menor. (B) menos; maior. (C) o mesmo; menor. (D) mais; maior. (E) mais; menor. .7. (PUC-SP) A sonda Galileo terminou sua tarefa de capturar imagens do planeta Júpiter quando, em 29 de setembro deste ano, foi lançada em direção ao planeta depois de orbitá-lo por um intervalo de tempo correspondente a 8 anos terrestres. Folha de S. Paulo, 22/11/2004. Considerando que Júpiter está cerca de 5 vezes mais afastado do Sol do que a Terra, é correto afirmar que, nesse intervalo de tempo, Júpiter completou, em torno do Sol, (A) cerca de 1,6 volta. (B) menos de meia volta. (C) aproximadamente 8 voltas. (D) aproximadamente 11 voltas. (E) aproximadamente 3/4 de volta. .8. (UEL-PR) O planeta Vênus descreve uma trajetória praticamente circular de raio 1,0 1011 m ao redor do Sol. Sendo a massa de Vênus igual a 5,0 1024 kg e seu período de translação de 224,7 dias (2,0 107 segundos), pode-se afirmar que a força exercida pelo Sol sobre Vênus é, em newtons, aproximadamente: (A) 5,0 1022. (B) 5,0 1020. (C) 2,5 1015. (D) 5,0 1013. (E) 2,5 1011. .9. (FMTM-MG) Sabe-se que a aceleração da gravidade terrestre é um fator importante na medição do peso dos corpos e que seu valor numérico depende, basicamente, da altura em relação à Terra em que esses corpos se encontram. Ainda se pode dizer que seu valor é: (A) máximo no Equador e mínimo no Polo Norte. (B) mínimo no Equador e máximo no Polo Norte. (C) igual no Equador e no Polo Norte. (D) nulo no Polo Norte, crescente em latitudes de 90º a 0º. (E) nulo no Equador, crescente em latitudes de 0º a 90º. ________________________________________________ *Anotações*
  9. 9. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 57 .10. (INEP-MEC) A maré é o fenômeno natural de subida e descida do nível das águas, percebido principalmente nos oceanos, causado pela atração gravitacional do Sol e da Lua. A ilustração a seguir esquematiza a variação do nível das águas ao longo de uma rotação completa da Terra. Considere as seguintes proposições sobre maré, e assinale a alternativa incorreta. (A) As marés de maior amplitude ocorrem próximo das situações de Lua Nova ou Lua Cheia, quando as forças atrativas, devido ao Sol e à Lua, se reforçam mutuamente. (B) A influência da Lua é maior do que a do Sol, pois, embora a sua massa seja muito menor do que a do Sol, esse fato é compensado pela menor distância à Terra. (C) A maré cheia é vista por um observador quando a Lua passa por cima dele, ou quando a Lua passa por baixo dele. (D) As massas de água que estão mais próximas da Lua ou do Sol sofrem atração maior do que as massas de água que estão mais afastadas, devido à rotação da Terra. (E) As marés alta e baixa sucedem-se em intervalos de aproximadamente 6 horas. ________________________________________________ *Anotações* ********** ATIVIDADES 2 ********** C2 Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos. H5 Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. .11. (ENEM-MEC) IstoÉ, n.º 1.864, set./2005, p. 69 (com adaptações). 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. ________________________________________________ *Anotações*
  10. 10. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 58 .12. (ENEM-MEC) O uso mais popular de energia solar está associado ao fornecimento de água quente para fins domésticos. Na figura a seguir, é ilustrado um aquecedor de água constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar. A. Hinrichs e M. Kleinbach. Energia e meio ambiente. São Paulo: Thompson, 3.ª ed., 2004, p. 529 (com adaptações). Nesse sistema de aquecimento, (A) os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia. (B) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e reduz a perda de energia térmica utilizada para o aquecimento. (C) a água circula devido à variação de energia luminosa existente entre os pontos X e Y. (D) a camada refletiva tem como função armazenar energia luminosa. (E) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se mantenha constante a temperatura no interior da caixa. H7 Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida. .13. (ENEM-MEC) Uma loja anunciou a venda de um gerador, movido a gasolina, com rendimento de 100%. Pode-se argumentar com o vendedor dessa loja que seu anúncio é enganoso, porque o rendimento de um bom gerador a gasolina (A) deve ser sempre maior que 100%. (B) não pode ser estimado antes do uso do gerador. (C) não passa de 10%. (D) não pode ser expresso em porcentagens. (E) é sempre inferior a 100%. .14. (ENEM-MEC) Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável por um posto de combustível compra álcool por R$ 0,50/litro, a uma temperatura de 5 ºC. Para revender o líquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 ºC, sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20 mil litros de álcool a 5 ºC e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1 x 10–3 ºC–1, desprezando-se o custo da energia gasta no aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após uma semana de vendas estaria entre (A) R$ 500,00 e R$ 1.000,00. (B) R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00. (C) R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00. (D) R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00. (E) R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00. ________________________________________________ *Anotações*
  11. 11. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 59 *MÓDULO 3* Termodinâmica – Calor e movimento Equilíbrio térmico O estudo da temperatura e do calor será o tema deste e do próximo módulo. Um conceito interessante para iniciar esse estudo é o de equilíbrio térmico. E nada melhor do que pensar no tradicional café com leite para entender seu significado. O que ocorre quando se misturam o café quente com o leite frio? Os dois se amornam e ficam numa só temperatura. Fisicamente falando, o que aconteceu é que houve transferência de calor, até que a temperatura do sistema (o café com leite) ficasse uniforme. Dizemos, portanto, que equilíbrio térmico é um estado termodinâmico em que um sistema, formado por dois ou mais corpos em contato e isolados de influências externas, tende a um estado final caracterizado por uma uniformidade na temperatura. Por se tratar de uma grandeza física, a temperatura precisa ser medida. O instrumento empregado para isso é o termômetro. Existe uma grande variedade de termômetros, que utilizam grandezas diferentes. O mais comum é aquele que se põe debaixo do braço para medir a temperatura corporal. Esse modelo de termômetro relaciona a temperatura com a altura da coluna de um líquido no interior de um tubo bem fino de vidro e baseia- -se no efeito da dilatação estabelecido na termodinâmica. Para que os termômetros cumpram sua função de medir a temperatura, é preciso que estejam associados a uma escala. A mais comum é a Celsius, baseada no ponto de congelamento (0 ºC) e no de ebulição da água (100 ºC) ao nível do mar. Alguns países de língua inglesa preferem utilizar a escala Fahrenheit, na qual o ponto de fusão do gelo é marcado com 32 graus Fahrenheit (32 ºF) e o ponto de ebulição da água, com 212 ºF. A fórmula para converter Celsius em Fahrenheit é TºF = TºC x 1,8 + 32. Já a transformação de Fahrenheit em Celsius se faz assim: TºC = (TºF – 32)/1,8. Outra escala muito empregada, principalmente para medir temperaturas extremas, é a Kelvin (também conhecida como escala absoluta). Ela é baseada no limite inferior possível para a temperatura de um corpo, que é de –273 ºC, também conhecida como zero absoluto (ou 0 K). No caso da escala Kelvin, não se usa o termo “graus” nem o símbolo º para designá-lo. Comparando-a com a escala Celsius, a conversão entre elas é TK = TºC + 273. Para finalizar esta breve introdução, é importante saber que o calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude, unicamente, de uma diferença de temperatura entre eles. A unidade usada para medir calor no Sistema Internacional é o joule (J). Outra unidade, muito antiga, também comumente empregada é a caloria (1 caloria ou 1 cal). Uma caloria é a quantidade de calor que deve ser transferida a 1 grama de água para que sua temperatura se eleve em 1 ºC. A relação entre joule e caloria é a seguinte: 1 cal = 4,18 J. EDITORA MOL
  12. 12. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 60  A dilatação linear ( L) de um corpo depende de seu comprimento inicial (L0) e do aumento de temperatura ( T). A equação para calculá-la é L = x L0 x T, em que a constante de proporcionalidade é denominada coeficiente de dilatação linear.  Na dilatação superficial, o aumento do corpo se dá em duas dimensões (comprimento e largura). Ou seja, sua área aumenta. O coeficiente de dilatação superficial é expresso pela fórmula A = x A0 x T, em que A é a área da placa. O coeficiente de dilatação superficial varia conforme o material do qual é feito o corpo.  A dilatação volumétrica está relacionada ao aumento do volume do corpo, que pode ser um gás, líquido ou sólido. Para fazer seu cálculo, a equação é V = x V0 x T, em que V é o volume do corpo e , o coeficiente de dilatação volumétrica, que equivale a três vezes o coeficiente de dilatação linear.  Calorimetria é a área da Física que estuda o calor. A transferência de calor entre dois ou mais corpos pode ocorrer de três formas: condução, convecção e irradiação.  A condução térmica geralmente ocorre em materiais sólidos. O calor se propaga por condução ao longo de um corpo por meio da agitação dos átomos e moléculas que o compõem, sem que haja transporte dessas partículas.  Convecção térmica é um processo em que a energia térmica (ou calor) é propagada mediante o transporte de matéria, ocorrendo, portanto, deslocamento de partículas. Assim, acontecem em líquidos e gases.  Irradiação térmica: ao contrário da condução e da convecção térmicas, a irradiação não necessita de um meio material para ocorrer. É a única forma de transferência de calor que acontece no vácuo.  Capacidade térmica é uma grandeza física que define a variação térmica de um corpo ao receber certa quantidade de calor. Quanto mais elevada for a capacidade térmica de um corpo, maior será a quantidade de calor que ele precisa receber para que sua temperatura se eleve. A capacidade térmica (C) de um corpo é calculada assim: C = Q/ T, em que Q é a quantidade de calor fornecida ou recebida e T, a variação de temperatura.  Calor específico é a capacidade térmica por unidade de massa, ou seja, cada material tem seu calor específico independentemente da massa. Pode ser calculado por c = C/m.  Calor sensível é a quantidade de energia térmica que uma substância qualquer deve perder ou receber para que ocorra variação da sua temperatura. Matematicamente: Q = m c T.  Calor latente é a quantidade de energia térmica (ou calor) que uma unidade de massa de uma substância qualquer deve perder ou receber para que ela mude de estado físico. Ou ainda: Q = m L.  O princípio geral das trocas de calor diz que, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas por eles, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula. ********** ATIVIDADES 1 ********** Texto para as questões de 1 a 3. Calor das arábias Usinas de energia solar podem levar desenvolvimento ao interior dos países da região Enquanto os países árabes passam por uma ebulição política e social para derrubar seus comandantes, outro tipo de revolução acontece por lá. De olho no potencial energético do calor do Saara, dez empresas europeias, unidas em consórcio, começam a planejar a construção de uma megausina solar, com o aproveitamento do calor em praticamente toda a extensão do deserto. O Saara tem quase o tamanho da Europa – 9.065.000 km2 e 10.400.000 km2 de área, respectivamente – e recebe o maior percentual de incidência solar do mundo. “Em seis horas, os desertos recebem mais energia do Sol do que a humanidade consome em um dia”, afirma o site da Desertec Foundation. A usina termossolar funciona pela incidência da luz sobre um conjunto de espelhos, posicionados em uma área plana e ampla. Eles refletem os raios solares para as torres de aquecimento de água que, em forma de vapor, movimentam as turbinas. No caso da usina do Saara, a água necessária teria de sair do mar Mediterrâneo. A ideia da Desertec é fornecer pelo menos 15% da eletricidade consumida na Europa e dois terços da necessidade do norte africano e do Oriente Médio. Cerca de 2,5 milhões de pessoas vivem nos 13 países cortados pelo Saara. A região já registrou a temperatura mais elevada do planeta: 58 ºC (em Al’Aziziyah, na Líbia), em 1922. Em comparação, a temperatura mais baixa foi observada na estação russa de Vostok, na Antártica: 89,2 ºC negativos. Ainda hoje, os povos que vivem nas áreas desérticas usam roupas de lã branca, como parte de seu traje, para se proteger do intenso calor, uma vez que a temperatura ambiente chega a 50 ºC durante o dia. A lã é um excelente isolante térmico: impede a entrada de calor externo, enquanto a cor branca reflete a luz e reduz o aquecimento da própria roupa. As revoluções nos países árabes causaram enorme impacto no setor petrolífero e abriram caminho para outras fontes energéticas. “Ofereceremos emprego e oportunidades na região; exatamente o que o povo está exigindo”, disse Mouldi Miled, diretor executivo da Desertec. Mundo Estranho, abr. 2011 (adaptado).
  13. 13. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 61 .1. (AED-SP) Quais informações o texto fornece sobre vantagens e desafios de construir usinas solares no Saara? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) Em que localidades e continentes foram registradas as temperaturas extremas do planeta? Quais foram esses valores? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (AED-SP) Com base no texto, por que os povos do deserto usam roupa de lã branca? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .4. (AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor. (A) Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema. (B) É uma forma de energia contida no sistema. (C) É uma energia em trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura entre eles. (D) É uma forma de energia superabundante nos corpos quentes. (E) É uma forma de energia em trânsito do corpo mais frio para o corpo mais quente. .5. (INEP-MEC) Ainda existe um lugar na Terra onde o homem jamais pisou. Ele se chama Ridge A (“cordilheira A”, em inglês), fica a 4 mil metros de altitude – 30% mais alto que a cidade de La Paz, na Bolívia – e está a 600 quilômetros do Polo Sul. Mas a principal característica desse lugar, que acaba de ser revelado por imagens de satélite, é outra: Ridge A é o ponto mais frio da face da Terra, com temperatura média de 70 graus Celsius negativos. Até então, acreditava-se que o lugar mais frio do mundo fosse o lago Vostok, na Antártida, que chegou a registrar 90 graus Celsius negativos. Mas isso foi uma exceção. “Na média, Ridge A é muito mais frio do que o lago Vostok ou qualquer outro lugar conhecido”, afirma Will Saunders, astrônomo da Universidade de New South Wales e descobridor do lugar. Superinteressante. Edição 271, p. 32, nov. 2009 (adaptado). Diferentemente de nós, que usamos a escala de temperatura Celsius, os americanos utilizam a escala de temperatura Fahrenheit. Se o texto acima fosse dirigido a estudantes americanos, como seria expressa a temperatura de – 70 ºC? (A) 0 ºF. (B) – 60 ºF. (C) – 55 ºF. (D) – 40 ºF. (E) – 94 ºF. .6. (PUC-PR) Dona Maria do Desespero tem um filho chamado Pedrinho, que apresentava os sintomas característicos da gripe causada pelo vírus H1N1. Para saber a temperatura corporal do filho, ela pegou seu termômetro digital; entretanto, a pilha tinha se esgotado. Como alternativa, resolveu utilizar o termômetro de mercúrio da vovó, mas viu que a escala do termômetro tinha se apagado, sobrando apenas a temperatura mínima, de 35 ºC, e a máxima, de 42 ºC. Lembrou-se, então, de suas aulas de Termometria do Ensino Médio. Primeiro, mediu a distância entre as temperaturas e observou h = 10 cm. Em seguida, colocou o termômetro embaixo do braço do filho, esperou o equilíbrio térmico e, com uma régua, mediu a altura da coluna de mercúrio a partir da temperatura de 35 ºC, ao que encontrou h = 5 cm. Com base no texto, assinale a alternativa correta. (A) Pedrinho estava com febre, pois sua temperatura era de 38,5 ºC. (B) Pedrinho não estava com febre, pois sua temperatura era de 36,5 ºC. (C) Uma variação de 0,7 ºC corresponde a um deslocamento de 0,1 cm na coluna de mercúrio. (D) Se a altura da coluna de mercúrio fosse h = 2 cm, a temperatura correspondente seria de 34 ºC. (E) Não é possível estabelecer uma relação entre a altura da coluna de mercúrio com a escala termométrica. .7. (INEP-MEC) O gráfico abaixo mostra como estão relacionadas as escalas termométricas Celsius e Fahrenheit. No inverno, a temperatura na cidade de Nova York chega a atingir o valor de 10,4 ºF. Na escala Celsius, esse valor corresponde a (A) – 12,0. (B) – 13,6. (C) – 38,9. (D) – 42,0. (E) – 43,5.
  14. 14. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 62 .8. (INEP-MEC) Considerando a figura como referência, analise as proposições que a seguem: O efeito estufa é um fenômeno causado por gases (principalmente gás carbônico, clorofluorcarboneto, metano e óxido nitroso) que estão presentes na atmosfera desde a formação da Terra, há cerca de 4 bilhões de anos. São eles os responsáveis por absorver a radiação infravermelha vinda da Terra e permitir que a temperatura na superfície fique na média de 15 ºC (veja o infográfico acima). Sem esses gases, a vida só seria viável para micróbios em regiões aquecidas por fontes geotermais. Nova Escola, edição 224, ago. 2009 (adaptado). I. O calor vindo do Sol chega à Terra pelo processo de condução. II. O calor que é emitido pela Terra se propaga pela atmosfera pelos processos de convecção e radiação. III. A radiação infravermelha é mais energética que a radiação visível. Considerando as proposições apresentadas, assinale a alternativa correta. (A) Apenas as proposições I e II são verdadeiras. (B) Apenas a proposição I é verdadeira. (C) Apenas a proposição III é verdadeira. (D) Apenas as proposições II e III são verdadeiras. (E) Apenas a proposição II é verdadeira. .9. (FCMSC-SP) Em certos dias, verifica-se o fenômeno da inversão térmica, que causa um aumento da poluição do ar, pelo fato de a atmosfera apresentar maior estabilidade. Essa ocorrência é devido ao seguinte fato: (A) a temperatura das camadas inferiores do ar atmosférico permanece superior à das camadas superiores. (B) a convecção força as camadas carregadas de poluentes a circular. (C) a temperatura do ar se uniformiza. (D) a condutibilidade térmica do ar diminui. (E) as camadas superiores do ar atmosférico têm temperatura superior à das camadas inferiores. .10. (UFSCar-SP) Um grupo de amigos compra barras de gelo para um churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com algumas horas de antecedência, alguém sugere que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar que derretam demais. Essa sugestão: (A) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, derretendo-o ainda mais depressa. (B) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta ainda mais depressa. (C) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete. (D) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. (E) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. .11. (UERJ) Um adulto, ao respirar durante um minuto, inspira, em média, 8,0 litros de ar a 20 ºC, expelindo-os a 37 ºC. Admita que o calor específico e a densidade do ar sejam, respectivamente, iguais a 0,24 cal g–1 ºC–1 e 1,2 g L–1. Nessas condições, a energia mínima, em quilocalorias, gasta pelo organismo apenas no aquecimento do ar, durante 24 horas, é aproximadamente igual a: (A) 15,4. (B) 35,6. (C) 56,4. (D) 75,5. (E) 80,5.
  15. 15. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 63 .12. (PUC-SP) Leia a tirinha a seguir: Bill Watterson (Calvin e Haroldo). A situação descrita acima se passa (A) de manhã, e o calor específico da areia é maior que o da água. (B) à tarde, e o calor específico da areia é maior que o da água. (C) de manhã, e o calor específico da areia é menor. (D) à tarde, e o calor específico da areia é menor que o da água. (E) ao meio-dia, e o calor específico da areia é igual ao da água. .13. (FUVEST-SP, adaptada) O processo de pasteurização do leite consiste em aquecê-lo a altas temperaturas e resfriá-lo em seguida. Para isso, ele percorre três etapas: I. O leite entra no sistema (através de A), a 5 ºC, sendo aquecido (no trocador de calor B) pelo leite que já foi pasteurizado e está saindo do sistema. II. Em seguida, completa-se o aquecimento do leite, através da resistência R, até que ele atinja 80 ºC. Com essa temperatura, o leite retorna a B. III. Novamente, em B, o leite quente é resfriado pelo leite frio que entra por A, saindo do sistema (através de C), a 20 ºC. Em condições de funcionamento estáveis, e supondo que o sistema seja bem isolado termicamente, pode-se afirmar que a temperatura indicada pelo termômetro T, que monitora a temperatura do leite na saída de B, é: (A) 20 ºC. (B) 25 ºC. (C) 60 ºC. (D) 65 ºC. (E) 75 ºC. ********** ATIVIDADES 2 ********** C6 Apropriar-se de conhecimentos da Física para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H20 Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. .14. (ENEM-MEC) Com relação ao funcionamento de uma bicicleta de marchas, onde cada marcha é uma combinação de uma das coroas dianteiras com uma das coroas traseiras, são formuladas as seguintes afirmativas: I. numa bicicleta que tenha duas coroas dianteiras e cinco traseiras, temos um total de dez marchas possíveis onde cada marcha representa a associação de uma das coroas dianteiras com uma das traseiras. II. em alta velocidade, convém acionar a coroa dianteira de maior raio com a coroa traseira de maior raio também. III. em uma subida íngreme, convém acionar a coroa dianteira de menor raio e a coroa traseira de maior raio. Entre as afirmações acima, está(ão) correta(s): (A) I e III, apenas. (B) I, II e III. (C) I e II, apenas. (D) II, apenas. (E) III, apenas. ________________________________________________ *Anotações*
  16. 16. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 64 .15. (ENEM-MEC) Um jovem, sentado no banco da frente de um carro, percebe que, durante uma subida, a velocidade, dada pelo velocímetro, diminui de 120 km/h para 102 km/h, mesmo o carro estando acelerado ao máximo. Chegando em casa, estudando para a prova de Física, o jovem lembra-se do movimento do carro durante a subida e resolve determinar a força resultante sobre o carro durante a subida. Considerando que a massa total do carro era de 1.200 kg e que a subida durou 20 s, assinale a alternativa correta. (A) A força resultante média tinha intensidade de 300 N, paralela ao plano da subida e com sentido para cima. (B) A força resultante média tinha intensidade de 1.080 N, paralela ao plano da subida e com sentido para cima. (C) A força resultante média tinha intensidade de 300 N, paralela ao plano da subida e com sentido para baixo. (D) A força resultante média tinha intensidade de 1.080 N, paralela ao plano da subida e com sentido para baixo. (E) A força resultante média tinha intensidade de 690 N, paralela ao plano da subida e com sentido para cima. H21 Utilizar leis físicas e/ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e/ou do eletromagnetismo. .16. (ENEM-MEC) Leia o anúncio. “A nossa empresa usa alta tecnologia para produzir panelas de aço inox com fundo triplo. São duas camadas de aço inox envolvendo uma camada de alumínio. Dessa forma o calor da chama se distribui por igual, deixando os alimentos muito mais macios e saborosos. Além disso, a comida cozinha muito mais rápido, o que acaba gerando economia para você.” Podemos afirmar que o fundo triplo tem o efeito de (A) levar o calor para as bordas, pois o alumínio tem uma condutividade melhor que o aço. (B) aumentar a temperatura do alimento acima do ponto de ebulição, gerando economia de gás. (C) tornar os alimentos mais saborosos porque o cozimento ocorre mais rápido no centro. (D) aumentar a espessura do fundo para distribuir melhor o calor. O alumínio é usado por economia de material. (E) aumentar o gasto de gás, mas diminuir o tempo de cozimento. .17. (ENEM-MEC) Colocar uma panela com água para ferver em um fogão é uma tarefa diária para quem cozinha. Entretanto, poucos se dão conta de que se pode economizar uma fração apreciável de gás, energia elétrica ou lenha – dependendo do tipo de fogão –, se a panela permanecer tampada até a fervura. Essa economia provém (A) da melhor distribuição do calor ao redor da panela. (B) da redução do movimento de convecção da água no interior da panela. (C) da energia que deixa de ser perdida para o ar com a evaporação da água. (D) do aumento da capacidade de condução do calor quando se tampa a panela. (E) do equilíbrio térmico entre a panela e o fogão. .18. (ENEM-MEC) Suponha que uma indústria de panelas disponha de três materiais, X, Y e Z, para utilizar na fabricação de panelas. Os valores de condutividade térmica desses materiais estão apresentados na tabela. Valores baixos de condutividade técnica indicam bons isolantes. Material industrializado Condutividade térmica (kcalº C.m.s.) X 7 x 10–2 Y 1 x 10–3 Z 9 x 10–6 Para produzir uma panela com cabo, a indústria deve utilizar (A) Z para a panela e Y para o cabo. (B) X para a panela e Z para o cabo. (C) Y para a panela e X para o cabo. (D) X para a panela e Y para o cabo. (E) Z para a panela e X para o cabo. ________________________________________________ *Anotações*
  17. 17. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 65 *MÓDULO 4* Termodinâmica – Calor e movimento Tudo se transforma Desde cedo, aprendemos quais são os três estados da matéria – o sólido, o líquido e o gasoso –, também chamados de fase sólida, fase líquida e fase gasosa. O plasma, conhecido como o quarto estado da matéria, é pouco estudado porque não é encontrado naturalmente na Terra. Considerando os três estados mais comuns, é importante saber que algumas substâncias podem mudar de fase quando submetidas a uma mudança de temperatura. A água, por exemplo, pode congelar se reduzirmos demais a temperatura, ou tornar-se um gás se elevarmos a temperatura. Variações de pressão também podem mudar o estado físico dos materiais. Para entender a mudança de fase dos materiais, é importante antes saber como seus átomos e moléculas se organizam. Na fase sólida, as moléculas estão distribuídas regularmente, num arranjo chamado de cristalino. Os sólidos têm forma e volume bem definidos e suas forças de coesão são intensas. Na fase líquida, os átomos se apresentam mais afastados uns dos outros do que na fase sólida e seus movimentos de vibração se fazem mais livremente. Isso explica por que eles escoam com certa facilidade e se moldam à forma do recipiente onde são colocados. Na fase gasosa, por fim, as substâncias não apresentam nem forma nem volume definidos. As forças que mantêm as moléculas unidas são extremamente fracas, o que lhes dá grande liberdade de movimento. EDITORA MOL  Organização da estrutura interna de uma matéria nos estados sólido, líquido e gasoso As três ilustrações acima mostram os modelos de estrutura interna de uma substância sólida, líquida e gasosa. Repare na organização das moléculas em cada esquema. Como foi dito no início deste texto, dependendo da pressão e da temperatura às quais uma substância está submetida, ela pode mudar de fase. No diagrama a seguir, você pode conferir as mudanças de fase possíveis de uma substância. Veja que elas podem passar de uma fase a outra quando sofrem variações de temperatura e pressão. EDITORA MOL  O sistema mostra as mudanças de estado físico de uma matéria Fusão é a passagem de sólido para líquido, enquanto solidificação é a passagem de líquido para sólido (o que ocorre com a água quando congela e vira gelo). Vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso, ao passo que condensação é o caminho contrário – a passagem do gasoso para o líquido. Chama-se liquefação a mudança do estado gasoso para o líquido quando a mudança ocorre por meio do aumento da pressão. A passagem direta de sólido para gás, sem passar antes pelo estado líquido, é chamada de sublimação. A transformação inversa (de gás para sólido) também é denominada sublimação ou cristalização. As mudanças climáticas, estudadas no módulo anterior, podem ser um exemplo de sistema de transformação de estado físico. Com o aumento das temperaturas do planeta, as sólidas calotas polares tenderiam ao derretimento, passando para o estado líquido e, dessa forma, contribuiriam com o volume de água dos oceanos. Imagine o que aconteceria se os 38 milhões de quilômetros cúbicos de gelo existentes na Terra se transformassem em 34 milhões de quilômetros cúbicos de água.  Diagrama de fases: por meio dele, é possível saber em que estado se encontra a substância. Para isso, basta localizar no diagrama o ponto equivalente ao par de valores P e T (pressão e temperatura, respectivamente).  A equação de estado de um gás ideal descreve a relação entre pressão, temperatura, volume e quantidade (em mols) de um gás ideal e é dada por P V = n R T, em que P é pressão, V o volume do gás, n a quantidade em mols, R a constante universal dos gases perfeitos e T a temperatura em kelvin.  Temperatura crítica é aquela acima da qual a substância pode existir apenas na forma de gás. Acima dessa temperatura, a substância gasosa não pode ser liquefeita por compressão isotérmica.
  18. 18. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 66  Gás é a denominação para substâncias que se encontram no estado gasoso e cuja temperatura é superior à temperatura crítica; caso a temperatura da substância seja inferior à sua temperatura crítica, ela passa a ser chamada de vapor.  Lei Geral dos Gases: nas transformações gerais, sem variação do número de mols do gás, e com variação de pressão, temperatura e volume, é válida a Lei Geral dos Gases: P V/T = constante, ou Pinicial Vinicial / Tinicial = Pfinal Vfinal / Tfinal.  1.ª Lei da Termodinâmica: também conhecida como Princípio da Conservação de Energia, estabelece uma equivalência entre trabalho e calor. Seu enunciado é o seguinte: a variação de energia interna ( U) de um sistema é igual à diferença entre o calor (Q) trocado com o meio externo e o trabalho ( ) por ele utilizado durante a transformação. A fórmula matemática da 1.ª Lei da Termodinâmica é dada por U = Q – .  2.ª Lei da Termodinâmica: afirma que não é possível construir uma máquina térmica que, ao operar em ciclo, converta em trabalho todo o calor que for fornecido a ela por uma fonte quente. Uma parte do calor será rejeitada e absorvida por uma fonte fria.  O inventor escocês James Watt criou, por volta de 1770, uma das máquinas térmicas mais eficientes inventadas até então. A partir dela, vários modelos mais avançados foram construídos. É considerada um dos principais fatores que levaram à Revolução Industrial, no século XVIII.  O funcionamento da máquina a vapor de Watt depende da existência de uma fonte quente (ou térmica), que injeta calor no sistema. O calor gerado (Q1) é utilizado para realizar um trabalho ( ) qualquer (como colocar uma turbina em funcionamento ou mover um pistão). Parte desse calor (Q2) é rejeitada e segue para uma fonte fria.  O rendimento ( ) de uma máquina térmica é dado pela relação entre o trabalho ( ) que ela realiza em cada ciclo e o calor (Q1) absorvido durante o ciclo. Logo, = /Q1. Quanto maior for o trabalho realizado por uma máquina, melhor será o seu rendimento.  O ciclo de Carnot é um dos ciclos térmicos mais eficientes. Idealizado pelo engenheiro francês Sadi Carnot, baseia-se em duas transformações isotérmicas alternadas com duas transformações adiabáticas. O rendimento das máquinas de Carnot pode ser calculado pela fórmula = 1 – T2/T1, em que T1 e T2 são as temperaturas em kelvin da fonte quente e da fonte fria.  Eficiência do refrigerador: essa importante grandeza física da área da termodinâmica pode ser medida pela fórmula = Q2/ . Como Q1 = + Q2, temos que = Q1 – Q2. Logo, = Q2/(Q1 – Q2). Caso um refrigerador funcione baseado no ciclo de Carnot, sua eficiência será expressa por = T2/(T1 – T2). ********** ATIVIDADES 1 ********** Texto para as questões de 1 a 3. De encher os olhos Luzes fantasmagóricas colorem o céu durante as auroras polares Um dos espetáculos naturais mais belos do nosso planeta são as auroras polares, um fenômeno luminoso gerado nas camadas mais elevadas da atmosfera (400 a 800 quilômetros de altura) e observado com maior frequência nas regiões próximas aos polos do planeta. No Polo Norte, chama-se aurora boreal; no Sul, austral. O “show” também acontece em outros planetas do Sistema Solar. Essas auroras ocorrem quando nosso planeta é atingido por ventos solares, um fluxo rarefeito de plasma quente (gás de elétrons livres e cátions), emitidos pelo Sol em todas as direções. Ao alcançarem a atmosfera, essas partículas elétricas se chocam com os átomos de oxigênio e nitrogênio – num processo semelhante à ionização (eletrificação) de gases que faz acender o tubo de uma lâmpada fluorescente. Esses choques produzem radiação em diversos comprimentos de onda, criando assim as cores características da aurora. “Enquanto a luz emitida pelo nitrogênio tem um tom avermelhado, a do oxigênio produz um tom esverdeado ou próximo do vermelho”, afirma Augusto José Pereira Filho, do Instituto Astronômico e Geofísico da USP. “O campo magnético da Terra nos protege dessas partículas emitidas pelo Sol, que viajam a 400 km/s. Um elemento essencial para a existência das auroras polares é o plasma, o tal gás ionizado constituído de elétrons livres, íons e átomos neutros. Descoberto apenas no século passado, o plasma, para a Física, é o quarto estado (ou fase) da matéria. Embora não seja encontrado naturalmente em nosso planeta, o plasma representa 99,99% da matéria visível do universo. Uma de suas características mais importantes é a tendência que esse estado tem de permanecer eletricamente neutro, equilibrando sua carga elétrica negativa e positiva em cada porção de volume de matéria. Nos últimos anos, o termo ganhou popularidade por causa das TVs de plasma. A grande inovação desse tipo de aparelho está na maneira como os pixels, pequenos pontos luminosos, formam a imagem na tela. Embora o plasma seja desconhecido de muita gente, não há quem não tenha ouvido falar dos demais estados da matéria. O curioso é que muitas substâncias, como a água, podem ser encontradas nos estados sólido, líquido e gasoso num mesmo ambiente. Mundo Estranho, ago. 2001 (adaptado).
  19. 19. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 67 .1. (AED-SP) Com base nas informações contidas no texto, explique quais são os estados conhecidos da matéria. ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) O que é plasma e em que proporção ele é encontrado no universo? ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (AED-SP) Uma mesma substância pode ser encontrada ao mesmo tempo em mais de um estado? Exemplifique. ___________________________________________________ ___________________________________________________ .4. (ENEM-MEC) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque: (A) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor. (B) o barro tem poder de “gelar” a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor. (C) o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas. (D) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro. (E) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água. .5. (INEP-MEC) Quando se retira uma garrafa de vidro com água de uma geladeira, depois de ela ter ficado lá por algum tempo, veem-se gotas d’água se formando na superfície externa da garrafa. Isso acontece devido, principalmente, à: (A) condensação do vapor de água dissolvido no ar ao encontrar uma superfície à temperatura mais baixa. (B) diferença de pressão, que é maior no interior da garrafa e que empurra a água para seu exterior. (C) porosidade do vidro, que permite a passagem de água do interior da garrafa para sua superfície externa. (D) diferença de densidade entre a água no interior da garrafa e a água dissolvida no ar, que é provocada pela diferença de temperaturas. (E) condução de calor através do vidro, facilitada por sua porosidade. .6. (INEP-MEC) Quando uma pessoa cozinha um ovo numa vasilha com água, pode diminuir a intensidade da chama do fogo que aquece a vasilha tão logo a água começa a ferver. Baseando-se na Física, assinale a alternativa que explica por que a pessoa pode diminuir a intensidade da chama e ainda assim a água continua a ferver. (A) Durante a mudança de estado, a quantidade de calor cedida para a água diminui e sua temperatura aumenta. (B) Durante a mudança de estado, a quantidade de calor cedida para a água e sua temperatura diminuem. (C) Apesar de o calor estar sendo cedido mais lentamente, na mudança de estado, enquanto houver água em estado líquido na vasilha, sua temperatura não varia. (D) O calor é cedido mais lentamente para a água, aumentando a temperatura de mudança de estado da água. (E) O calor é cedido mais lentamente para a água, diminuindo a temperatura de mudança de estado da água. .7. (INEP-MEC) No atendimento médico de um jogador, é colocado éter no local machucado, para provocar uma redução da temperatura. Considerando esse fato, analise as afirmações: I. Parte da energia usada na evaporação do éter vem do lugar machucado. II. De um modo geral, a evaporação ocorre a qualquer temperatura. III. A redução da temperatura no local machucado independe da quantidade de éter colocado. Está(ão) corretas(s) (A) apenas I. (B) apenas II. (C) apenas III. (D) apenas I e II. (E) apenas II e III. .8. (FUVEST-SP) Duas vasilhas abertas contendo água são mantidas em cidades A e B, à mesma temperatura. Sabe-se que em A a água está fervendo, mas em B a água não está fervendo. Pode-se afirmar que: (A) é impossível o fenômeno descrito. (B) a altitude de A é maior que a de B. (C) a altitude de B é maior que a de A. (D) a temperatura ambiente em A é maior que em B. (E) a temperatura ambiente em B é menor que em A.
  20. 20. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 68 .9. (UFMG) Considere estas informações:  a temperaturas muito baixas, a água está sempre na fase sólida;  aumentando-se a pressão, a temperatura de fusão da água diminui. Assinale a alternativa em que o diagrama de fases pressão versus temperatura para a água está de acordo com essas informações. (A) (B) (C) (D) .10. (FUVEST-SP) Em um freezer, muitas vezes, é difícil repetir a abertura da porta, pouco tempo após ter sido fechado, devido à diminuição da pressão interna. Essa diminuição ocorre porque o ar que entra, à temperatura ambiente, é rapidamente resfriado até a temperatura de operação, em torno de –18 ºC. Considerando um freezer doméstico, de 280 L, bem vedado, em um ambiente a 27 ºC e pressão atmosférica P0, a pressão interna poderia atingir o valor mínimo de: (A) 35% de P0. (B) 50% de P0. (C) 67% de P0. (D) 85% de P0. (E) 95% de P0.  Considere que todo o ar no interior do freezer, no instante em que a porta é fechada, está à temperatura do ambiente. .11. (UNICAMP-SP) Uma erupção vulcânica pode ser entendida como resultante da ascensão do magma que contém gases dissolvidos, a pressões e temperaturas elevadas. Essa mistura apresenta aspectos diferentes ao longo do percurso, podendo ser esquematicamente representada pela figura a seguir, onde a coloração escura indica o magma e os discos de coloração clara indicam o gás. Figura de vulcão fora de escala Segundo essa figura, pode-se depreender que (A) as explosões nas erupções vulcânicas se devem, na realidade, à expansão de bolhas de gás. (B) a expansão dos gases próximos à superfície se deve à diminuição da temperatura do magma. (C) a ascensão do magma é facilitada pelo aumento da pressão sobre o gás, o que dificulta a expansão das bolhas. (D) a densidade aparente do magma próximo à cratera do vulcão é maior que nas regiões mais profundas do vulcão, o que facilita sua subida. .12. (UNIFESP) O diagrama PV da figura mostra a transição de um sistema termodinâmico de um estado inicial A para o estado final B, segundo três caminhos possíveis. O caminho pelo qual o gás realiza o menor trabalho e a expressão correspondente são, respectivamente:
  21. 21. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 69 (A) A  C  B e P1(V2 – V1). (B) A  D  B e P2(V2 – V1). (C) A  B e (P1 + P2) (V2 – V1)/2. (D) A  B e (P1 – P2) (V2 – V1)/2. (E) A  D  B e (P1 + P2) (V2 – V1)/2. .13. (INEP-MEC) A figura a seguir ilustra um processo termodinâmico em um gás. Sabendo que durante o processo ABC a variação da energia interna do gás foi igual a U e que o trabalho realizado pelo gás no processo BC foi igual a W, então a quantidade de calor transferida ao gás no processo ABC foi: (A) U + VA (PA – PC) + W. (B) U + PA (VB – VA) – W. (C) U + VC (PA – PC) + W. (D) U + PA (VB – VA) + W. .14. (UFU-MG) Um botijão de cozinha contém gás sob alta pressão. Ao abrirmos esse botijão, percebemos que o gás escapa rapidamente para a atmosfera. Como esse processo é muito rápido, podemos considerá-lo um processo adiabático. Considerando que a Primeira Lei da Termodinâmica é dada por U = Q – W, em que U é a variação da energia interna do gás, Q é a energia transferida na forma de calor e W é o trabalho realizado pelo gás, é correto afirmar que: (A) A pressão do gás aumentou e a temperatura diminuiu. (B) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás não variou. (C) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás diminuiu. (D) A pressão do gás aumentou e o trabalho realizado foi negativo. .15. (INEP-MEC) Um recipiente contendo um certo gás tem seu volume aumentado graças ao trabalho de 1.664 J realizado pelo gás. Nesse processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1 mol desse gás e a sua temperatura equivalem a U = 20,8T, em que a temperatura T é medida em kelvin e a energia U em joule. Pode-se afirmar que, nessa transformação, a variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvin, foi de: (A) 50. (B) – 60. (C) – 80. (D) 100. (E) 90. .16. (ENEM-MEC) 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%. (E) 75%. ________________________________________________ *Anotações*
  22. 22. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 70 .17. (INEP-MEC) Uma das grandes contribuições para a ciência do século XIX foi a introdução, por Sadi Carnot, em 1824, de uma lei para o rendimento das máquinas térmicas, que veio a se transformar na lei que conhecemos hoje como Segunda Lei da Termodinâmica. Na sua versão original, a afirmação de Carnot era: todas as máquinas térmicas reversíveis ideais, operando entre duas temperaturas, uma maior e outra menor, têm a mesma eficiência, e nenhuma máquina operando entre essas temperaturas pode ter eficiência maior do que uma máquina térmica reversível ideal. Com base no texto e nos conhecimentos sobre o tema, é correto afirmar: (A) A afirmação, como formulada originalmente, vale somente para máquinas a vapor, que eram as únicas que existiam na época de Carnot. (B) A afirmação de Carnot introduziu a ideia de Ciclo de Carnot, que é o ciclo em que operam, ainda hoje, nossas máquinas térmicas. (C) A afirmação de Carnot sobre máquinas térmicas pode ser encarada como outra maneira de dizer que há limites para a possibilidade de aprimoramento técnico, sendo impossível obter uma máquina com rendimento maior do que a de uma máquina térmica ideal. (D) A afirmação de Carnot introduziu a ideia de Ciclo de Carnot, que veio a ser o ciclo em que operam, ainda hoje, nossos motores elétricos. (E) Carnot viveu em uma época em que o progresso técnico era muito lento, e sua afirmação é hoje desprovida de sentido, pois o progresso técnico é ilimitado. .18. (UFSM-RS) Um condicionador de ar, funcionando no verão, durante certo intervalo de tempo, consome 1.600 cal de energia elétrica, retira certa quantidade de energia do ambiente que está sendo climatizado e rejeita 2.400 cal para o exterior. A eficiência desse condicionador de ar é (A) 0,33. (B) 0,50. (C) 0,63. (D) 1,50. (E) 2,00. ________________________________________________ *Anotações* ********** ATIVIDADES 2 ********** C6 Apropriar-se de conhecimentos da Física para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H22 Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. .19. (ENEM-MEC) Até 30 anos atrás, eram os dentistas que seguravam o filme de raios X para tirar as radiografias dos dentes de seus pacientes. Hoje em dia, a Organização Mundial de Saúde recomenda que o próprio paciente segure o filme para o exame. A razão para esta mudança é que a exposição repetida aos raios X aumentava o risco (A) de o dentista ser contagiado pelo paciente. (B) de o paciente ser contagiado pelo dentista. (C) de surgimento de câncer nos dentistas. (D) de surgimento de câncer nos pacientes. (E) de contaminação ambiental. .20. (ENEM-MEC) Um poeta habitante da cidade de Poços de Caldas – MG assim externou o que estava acontecendo em sua cidade: Hoje, o planalto de Poços de Caldas não serve mais. Minério acabou. Só mancha, “nunclemais”. Mas estão “tapando os buracos”, trazendo para cá “Torta II”1, aquele lixo do vizinho que você não gostaria de ver jogado no quintal da sua casa. Sentimentos mil: do povo, do poeta e do Brasil. Hugo Pontes. In: M. E. M. Helene. A radioatividade e o lixo nuclear. São Paulo: Scipione, 2002, p. 4. 1Torta II – lixo radioativo de aspecto pastoso. A indignação que o poeta expressa no verso “Sentimentos mil: do povo, do poeta e do Brasil” está relacionada com (A) a extinção do minério decorrente das medidas adotadas pela metrópole portuguesa para explorar as riquezas minerais, especialmente em Minas Gerais. (B) a decisão tomada pelo governo brasileiro de receber o lixo tóxico oriundo de países do Cone Sul, o que caracteriza o chamado comércio internacional do lixo.
  23. 23. CNF  Física  _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC  Coordenação de Ensino Médio CNF  Física 71 (C) a atitude de moradores que residem em casas próximas umas das outras, quando um deles joga lixo no quintal do vizinho. (D) as chamadas operações tapa-buracos, desencadeadas com o objetivo de resolver problemas de manutenção das estradas que ligam as cidades mineiras. (E) os problemas ambientais que podem ser causados quando se escolhe um local para enterrar ou depositar lixo tóxico. H23 Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas. .21. (ENEM-MEC) O motor elétrico de um elevador de automóvel foi dimensionado para ser capaz de levantar um carro em 40 s. Se quiséssemos levantar o carro em 20 s, seria suficiente um motor com (A) a metade da potência do anterior. (B) a mesma potência do anterior. (C) o dobro da potência do anterior. (D) o triplo da potência do anterior. (E) o quádruplo da potência do anterior. .22. (ENEM-MEC) ... outra revolução poderá ser deflagrada por uma tecnologia automotiva: a propulsão alimentada pelo hidrogênio, em vez de petróleo. Trata-se das células de combustível que convertem o gás hidrogênio em eletricidade num processo limpo, viabilizando veículos não poluidores movidos a motores elétricos... O veículo a células de combustível de hidrogênio é quase duas vezes tão eficiente quanto um motor de combustão interna e, portanto, ele necessitará de apenas metade da energia do combustível. Scientific American Brasil, n.º 6, nov. 2002, p. 82-85. Um veículo com motor de combustão interna tem eficiência de 25% e massa de 800 kg. Se esse mesmo veículo fosse movido a células de combustível de hidrogênio, qual seria a energia consumida por ele para, partindo do repouso, atingir velocidade de 30 m/s? Dado: Energia cinética: (A) 720 kJ. (B) 180 kJ. (C) 360 kJ. (D) 1.440 kJ. (E) 90 kJ. .23. (ENEM-MEC) A eficiência de uma usina hidrelétrica é definida como o produto entre as eficiências das turbinas e do gerador. Aproveitando o desnível de 50 m de um rio, planeja-se construir uma usina hidrelétrica que produza uma potência de 100 MW. Se as eficiências das turbinas hidráulicas e do gerador elétrico são, respectivamente, 95% e 90%, e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, qual deve ser, aproximadamente, a vazão, em kg/s, de água necessária para produzir aquela potência? (A) 1,2 105. (B) 2,3 105. (C) 3,0 105. (D) 4,5 105. (E) 6,8 105. ________________________________________________ *Anotações*

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