A FÍSICA DO ENEM

PROVAS DE 2011 A 2017

RESOLVIDAS E COMENTADAS

RESOLUÇÃO DETALHADA DE TODAS AS QUESTÕES

ESTUDE CERTO!

COMPRE JÁ A SUA!

❖ WWW.LOJAEXATIANDO.COM.BR

❖ profsilviocarlos@yahoo.com.br

❖ (21)995895505

AUTOR: SÍLVIO CARLOS PEREIRA

“ TODO O CONTEÚDO DESTE MATERIAL DIDÁTICO ENCONTRA-SE REGISTRADO”.

“ PROTEÇÃO AUTORAL VIDE LEI 9.610/98”.

ÍNDICE:

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2017 ............................................. 4

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2016 ............................................. 5

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2015 ............................................. 6

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2014 ............................................. 7

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2013 ............................................. 8

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2012 ............................................. 9

Estatísticas e conteúdos abordados na prova azul de 2011 ............................................. 10

Cinemática escalar .............................................................................................................................. 13

Cinemática vetorial ............................................................................................................................. 17

Dinâmica ........................................................................................................................................ 22

Gravitação Universal ........................................................................................................................ 23

Estática ........................................................................................................................................ 25

Trabalho e potência ........................................................................................................................ 27

Energia ......................................................................................................................................... 33

Impulso e Quantidade de movimento ....................................................................................... 34

Colisões ......................................................................................................................................... 36

Hidrostática ......................................................................................................................................... 44

Termologia ........................................................................................................................................ 51

Gases Perfeitos ................................................................................................................................... 52

Termodinâmica .................................................................................................................................... 55

Ótica .................................................................................................................................... 58

Ondas .................................................................................................................................... 81

Eletricidade (Eletrostática e Eletrodinâmica) ......................................................................... 93

Eletricidade (Magnetismo) ............................................................................................................ 98

Conteúdos abordados na prova azul de 2016 (Física)

❖ Questão 47) Mecânica (Potência)

❖ Questão 49) Ondas (Efeito doppler)

❖ Questão 54) Termologia (Calorimetria)

❖ Questão 55) Ondas sonoras (Acústica)

❖ Questão 57) Ondas sonoras (Reflexão de ondas sonoras e efeito doppler)

❖ Questão 59) Eletricidade (Eletrodinâmica - Associação de resistores)

❖ Questão 63) Mecânica (Gráficos de MRU e MRUV)

❖ Questão 66) Mecânica(Movimento circular uniforme - transmissão de movimento)

❖ Questão 74) Eletricidade (Eletrodinâmica - circuitos)

❖ Questão 77) Mecânica (Colisões)

❖ Questão 82) Mecânica (Dinâmica - Aplicações das leis de Newton e força de atrito)

❖ Questão 84) Termologia (Calorimetria - Transferência de calor)

❖ Questão 86) Ondas (Onda estacionária)

❖ Questão 88) Eletricidade (Magnetismo - Campo magnético)

Estatística dos conteúdos abordados na prova azul de 2016 (Física)

❖ Mecânica ≅ 35,7%

❖ Termologia ≅ 14,3%

❖ Ondas ≅ 28,6%

❖ Eletricidade ≅ 21,4%

Cinemática escalar

1.Enem 2016) Dois veículos que trafegam com velocidade constante em uma estrada, na

mesma direção e sentido, devem manter entre si uma distância mínima. Isso porque o

movimento de um veículo, até que ele pare totalmente, ocorre em duas etapas, a partir do

momento em que o motorista detecta um problema que exige uma freada brusca. A primeira

etapa é associada à distância que o veículo percorre entre o intervalo de tempo da detecção

do problema e o acionamento dos freios. Já a segunda se relaciona com a distância que o

automóvel percorre enquanto os freios agem com desaceleração constante.

Considerando a situação descrita, qual o esboço gráfico que representa a velocidade do

automóvel em relação à distância percorrida até parar totalmente?

RESOLUÇÃO COMENTADA:

*Na primeira etapa a velocidade escalar é constante e, portanto,

o movimento é uniforme (MU).

Na segunda etapa, como a desaceleração é constante, o veículo

descreve um movimento uniformemente variado (MUV) e pela

equação de Torricelli, concluímos que o gráfico da velocidade

em função da distância é um arco de parábola. Opção (d).

Assunto: Gráficos de MRU e MRUV

Cinemática vetorial

4.Enem 2016) A invenção e o acoplamento entre engrenagens revolucionaram a ciência na época e propiciaram a invenção de várias tecnologias, como os relógios. Ao construir um pequeno cronômetro, um relojoeiro usa o sistema de engrenagens mostrado. De acordo as engrenagens fazendo o ponteiro girar. A frequência do motor é de 18 RPM, e o número de dentes das engrenagens está apresentado no quadro.

A frequência de giro do ponteiro, em RPM, é: A) 1. RESOLUÇÃO COMENTADA: B)2. C) 4. * Os raios das engrenagens são proporcionais ao número de dentes. D) 81. A frequência da engrenagem A é a mesma do motor (estão no mesmo eixo): E) 162. fA = fmotor = 18 rpm * fA . RA = fB . RB ⟺ fB = fA.RA/RB ⟺ fB = 18.24/72 ⟺ fB = 6 rpm * Como fC e fB estão no mesmo eixo então: fC = fB = 6 rpm * fC. RC = fD . RD ⟺ fD = fC.RC/RD ⟺ fD = 6.36/108 ⟺ fD = 2 rpm * O ponteiro gira com a mesma frequência da engrenagem D, Pois estão no mesmo eixo, assim: Assunto: Movimento circular uniforme (transmissão de movimento)

fD = fPonteiro = 2 rpm

Dinâmica 8.Enem 2016) Uma invenção que significou um grande avanço tecnológico na Antiguidade, a polia composta ou a associação de polias, é atribuída a Arquimedes (287 a.C. a 212 a.C.). O aparato consiste em associar uma série de polias possível para esse aparato. É relatado que Arquimedes teria demonstrado para o rei Hierão um outro arranjo desse aparato, movendo sozinho, sobre a areia da praia, um navio repleto de passageiros e cargas, algo que seria impossível sem a participação de muitos homens. Suponha que a massa do navio era de 3 000 kg, que o coeficiente de atrito entre o navio

e a areia era de 0,8 e que Arquimedes tenha puxado o navio com uma força �⃗�, paralela à direção do movimento e de módulo igual a 400N. Considere os fios e as polias ideais, aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e que a superfície da praia é perfeitamente horizontal.

O número mínimo de polias móveis usadas, nessa situação, por Arquimedes foi: A) 3. RESOLUÇÃO COMENTADA: B) 6. C) 7. * Calculando a força de atrito estático máximo, temos: D) 8. Fat (máximo) = μ.FN = μ.P = μ.m.g = 0,8.3000.10 ⟺ E) 10. * O valor da tração que puxa o navio deve ser maior que o Fat (máximo), então: T > Fat (máximo) ⟺ T > 24000 N * Para uma polia móvel, temos: T = 2F = 21F

* Para duas polias móveis, temos: T = 4F = 22F

* Para n polias móveis, temos: T = 2nF Devemos impor: 2nF > 24000 ⟺ 2n.400 > 24000 ⟺ 2n > 24000/400 ⟺ 2n > 60. Portanto, podemos concluir que o menor número de polias móveis é 6.

Assunto: Aplicações das leis de Newton e força de atrito

Fat (máximo) = 24000 N

Estática 14.Enem 2015) Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos? A) 3,00 kg RESOLUÇÃO COMENTADA: B) 3,75 kg C) 5,00 kg * Fazendo a análise das forças que agem na barra, temos: D) 6,00 kg E) 15,00 kg

* Através da segunda condição de equilíbrio de um corpo extenso, temos: ⟺ Pbarra.1u = Parroz.3u ⟺ mbarra . g = marroz.g.3 ⟺ mbarra = 3.5 Portanto,

Assunto: Equilíbrio do corpo extenso (Momento de força)

∑ 𝑴 = 𝟎

mbarra = 15,00 kg

Trabalho e Potência 16.Enem 2016) A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14000 MW de potência total instalada, apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 690 m3/s por unidade geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local (10 m/s2) e a densidade da água (1000 kg/m3). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a potência não aproveitada. Disponível em: www.itaipu.gov.br. Acesso em: 11 maio 2013 (adaptado).

Qual é a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu? A) 0 RESOLUÇÃO COMENTADA: B) 1,18 C) 116,96 * Podemos determinar a potência teórica em cada turbina através da D) 816,96 expressão: E) 13 183,04

* Pot (teórica) = 𝒎.𝒈.𝒉

∆𝒕 =

𝒅.𝑽.𝒈.𝒉

∆𝒕 , pois m = d.V

* Como a vazão (Z) é Z = 𝑽

∆𝒕 , então:

Pot (teórica) = d.Z.g.h = 1000.690.10.118,4 ⟺ Pot (teórica) = 816,96.106 W ∴ * Cálculo da Potência instalada em cada turbina: Pot (instalada) = 14000MW/20 ⟺ Pot (instalada) = 700 MW * Potência não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu * Pot (perdida) = 816,96MW - 700MW ⟺ Assunto: Potência

Pot (teórica) = 𝑻𝒓𝒂𝒃𝒂𝒍𝒉𝒐 𝒅𝒂 𝒇𝒐𝒓ç𝒂 𝒑𝒆𝒔𝒐

𝒗𝒂𝒓𝒊𝒂çã𝒐 𝒅𝒐 𝒕𝒆𝒎𝒑𝒐

Pot (teórica) = 816,96. MW

Pot (perdida) = 116,96 MW

Colisões 25.Enem 2016) O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados a passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.

Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a: A) 50,0 g. RESOLUÇÃO COMENTADA: B) 250,0 g. * Velocidade escalar do carrinho (1) antes da colisão, calculada pelos dados C) 300,0 g. dos sensores 1 e 2: D) 450,0 g. E) 600,0 g. = (30,0cm-15,0cm)/(1,0s-0) = 15,0 cm/s

* Velocidade escalar do conjunto após a colisão, calculada pelos dados dos sensores 3 e 4:

= (90,0cm-75,0cm)/(11s-8,0s) = 5,0 cm/s

* Conservação da quantidade de movimento ⟺ m1.V1 = (m1+m2).V ⟺ 150.15 = (150+m2).5 ⟺

Assuntos: Colisões e quantidade de movimento

V1 = ΔS1/Δt1

V = ΔS2/Δt2

�⃗⃗⃗�antes = �⃗⃗⃗�depois m2 = 300,0 g

31.Enem 2012) O manual que acompanha uma ducha higiênica informa que a pressão mínima da água para o seu funcionamento é de 20kPa. A figura mostra a instalação hidráulica com a caixa d’água e o cano ao qual deve ser conectada a ducha.

O valor da pressão da água na ducha está associado à altura: A) h1. B) h2. RESOLUÇÃO COMENTADA: C) h3. D) h4. * O teorema de Stevin nos fornece a diferença de pressão entre o ponto de saída E) h5. do líquido e um ponto da superfície livre deste líquido, o que nos leva ao item C.

Assunto: Teorema de Stevin

Δp = dlíq.g.h3

Termologia 35.Enem 2016) Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg °C). Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de: A) 42. RESOLUÇÃO COMENTADA: B) 84. C) 167. * A potência de refrigeração é o dobro da potência elétrica que a usina deve D) 250. operar, isto é: Pot = 2,0 MW = 2,0.106 W. E) 500.

⟺ Q = Pot . Δt ⟺ m . c . Δθ = Pot . Δt ⟺ 𝒎

∆𝒕 =

𝒑𝒐𝒕

c ∆θ , então:

𝒎

∆𝒕 =

2 .106

𝟒𝟎𝟎𝟎 . 𝟑 = 166,6 kg/s

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

Assuntos: Calorimetria e potência

Pot = 𝑸

∆𝒕

Eletricidade (Eletrostática e Eletrodinâmica) 73.Enem 2016) Três lâmpadas idênticas foram ligadas no circuito esquematizado. A bateria apresenta resistência interna desprezível, e os fios possuem resistência nula. Um técnico fez uma análise do circuito para prever a corrente elétrica nos pontos: A, B, C, D e E; e rotulou essas correntes de IA, IB, IC, ID e IE, respectivamente.

O técnico concluiu que as correntes que apresentam o mesmo valor são RESOLUÇÃO COMENTADA: A) IA = IE e IC = ID B) IA = IB = IE e IC = ID * Fazendo a análise do circuito dado verificamos três lâmpadas C) IA = IB, apenas idênticas, cada uma de resistência R, ligadas em paralelo e sob D) IA = IB = IE, apenas a mesma tensão elétrica V. E) IC = IB, apenas

* Portanto, todas são percorridas pela mesma intensidade de corrente elétrica i = V/R * Assim, as intensidades de corrente elétrica que passam pelos pontos C e D são iguais: IC = ID * Os pontos A e E são percorridos pela intensidade total (3i) de corrente elétrica no circuito: IA = IE * Temos a distribuição de correntes:

Assunto: Eletrodinâmica (circuitos)

Eletricidade (Magnetismo)

85.Enem 2014) Do funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a: A) a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida. B) direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida. C) esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade. D) direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida. E) esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.

RESOLUÇÃO COMENTADA: * Temos uma situação clássica do magnetismo em uma espira, de acordo com a Lei de Lenz, surge na face da espira, próxima ao ímã, um polo sul que se opõe ao afastamento relativo entre o ímã e a espira. Se houver a aproximação relativa entre o ímã e a espira e se a polaridade do ímã for invertida, também surge na face da espira, próxima ao ímã, um polo sul que se opõe à aproximação do polo sul do ímã. Assim, devemos mover a espira para a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.

Assunto: Lei de Lenz

RESOLUÇÃO DETALHADA DE TODAS AS QUESTÕES.

PEÇA JÁ A SUA!!!

❖ WWW.LOJAEXATIANDO.COM.BR

❖ www.exatiando.com.br

❖ profsilviocarlos@yahoo.com.br

❖ (21) 995895505