ENEM 2015 - Resolução da prova de Física
Física

ENEM 2015 - Resolução da prova de Física



Resolução da Prova Amarela

Questão 46:
Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d?água. Parte do feixe de luz branca incidente (1) reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase (2), o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe (3) incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase (4). O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios (2) e (5), mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em (3) e (4)  corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo.


Expressa em termos do comprimento de onda (?), a espessura mínima é igual a:

a)
?/4     b) ?/2     c) 3?/4     d) ?  e)     2?
 
Resolução:

A diferença de caminho entre as ondas que se superpõem é o dobro da espessura E da lâmina. Sendo a interferência construtiva, temos:

2E = i.
?/2, sendo i = 1, 3, 5, ...

A espessura mínima corresponde a i = 1:


2E = 1.
?/2 => E = ?/4

Resposta: a

Questão 51:
Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual. A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o (a)

a) volume de ar dentro da geladeira diminuiu.
b) motor da geladeira está funcionando com potência máxima.
c) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta.
d) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa.
e) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.


Resolução:

Ao abrir a geladeira, o ar externo, mais quente, penetra na geladeira. Este ar é resfriado a volume constante, o que produz uma redução em sua pressão, ficando esta menor do que a pressão externa.
Ao reabrir a geladeira, sendo a pressão interna menor do que a pressão externa, a pessoa deve exercer uma força mais intensa do que a aplicada na primeira abertura devido à diferença entre as forças de pressão do ar externo e interno.


Resposta: d

Questão 52:
Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.
Disponível em: http://esporte.uol.com.br
Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado)


Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de

a) 5,4 × 102 J. 

b) 6,5 × 103 J. 
c) 8,6 × 103 J. 
d) 1,3 × 104 J. 
e) 3,2 × 104 J.

Resolução:

Pelo teorema da energia cinética, temos:
?total = mv2/2 - m(v0)2/2 =>
?total = 90.122/2 - 0 =>
?total = 6,48 × 103 J =>
?total ? 6,5 × 103 J

Resposta: b

Questão 53:
A bomba reduz nêutrons e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em cadeia.
ANDRADE C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro.
Aguilar, 1973 (fragmento).

 

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita ?em cadeia? porque na

a) fissão do
235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.
b) fissão de
235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U.
c) fissão do
235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.
d) fusão do
235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.
e) fusão do
235U com 238U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

Resolução:

Na bomba atômica de urânio ocorre a fissão do 235U com a liberação de nêutrons que bombardeiam outros núcleos.

Resposta: c

Questão 55:
Será que uma miragem ajudou a afundar o Titanic? O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distância, o horizonte verdadeiro fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro.
Disponível em: http://apod.nasa.gov. Acesso em: 6 set. 2012 (adaptado).

O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a

a) ressonância.
b) refração.
c) difração.
d) reflexão.
e) difusão.


Resolução:

A luz refletida  pela água fria sofre refração ao atravessar uma camada de ar quente. A refração é sempre acompanhada de reflexão. Esta pode ou não ser total. A falsa parede de água que aparece no horizonte molhado, obscurecendo os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic, é o resultado da refração e posterior reflexão da luz.

O principal fenômeno do qual resulta a reflexão é a refração da luz.


Resposta: b

Questão 58:
Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (lbn al-Haytham:965-1040 d.C.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que, com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em tecido utilizado como anteparo.


Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à)

a) íris    b) retina     c) pupila    d) córnea     e) cristalino


Resolução:

O tecido corresponde à retina: de um objeto real forma-se uma imagem real, invertida e reduzida, no fundo do olho, sobre a retina. A retina é constituída de células nervosas sensíveis à luz, que transmitem ao cérebro as sensações visuais.

Resposta: b

Questão 59:
Um garoto foi à loja comprar um estilingue e encontrou dois modelos: um com borracha mais ?dura? e outro com borracha mais ?mole?. O garoto concluiu que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada. Sabe-se que a constante elástica kd (do estilingue mais ?duro?) é o dobro da constante elástica km (do estilingue mais ?mole?).

A razão entre os alcances, referentes aos estilingues com borrachas ?dura? e ?mole?, respectivamente, é igual a

a) 1/4.     b) 1/2.     c) 1.     d) 2.     e) 4.


Resolução:

A energia potencial elástica se transforma em energia cinética:
  
k.x
2/2 = m.v2/2 => v2 = k.x2/m

Pela lei de Hooke, temos: F = k.x => x = F/k

Portanto,
v2 = F2/(k.m)

O alcance horizontal D é dado por: D =
v2.sen2?/g

Portanto: D =
F2. sen2?/(kmg)

Para a mesma intensidade de força F e mesmas condições de lança mento de projéteis de mesma massa, temos:

D
d = F2. sen2?/(kdmg)  e Dm = F2. sen2?/(kmmg) Dd/Dm = km/kd =>  Dd/Dm = km/2km => Dd/Dm = 1/2

Resposta: b

Questão 63:

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     b) 3,75 kg     c) 5,00 kg     d) 6,00 kg     e)15,00 kg 

Resolução:

Forças que agem na barra:


Soma dos momentos nula, em relação ao ponto O:

P
barra.1u = Parroz.3u =>  
mbarra.g = marroz.g.3 =>
mbarra = 3.5,00 =>

mbarra = 15,00 kg 

Resposta: e

Questão 67
As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera.
Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência?


a) Alto calor específico.
b) Alto calor latente de fusão.
c) Baixa condutividade térmica.
d) Baixa temperatura de ebulição.
e) Alto coeficiente de dilatação térmica.


Resolução:


O fluido de arrefecimento deve ter alto calor específico. Com isso, ele absorve muito calor e sofre pequena variação de temperatura. Ao passar pelo radiador o calor é transferido para a atmosfera.

Resposta: a

Questão 73:
Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro. Essa diferenciação se deve principalmente ao(a)

a) intensidade sonora do som de cada instrumento musical.
b) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais.
c) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical
d) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes.
e) altura do som, que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais.


Resolução:

O timbre é a qualidade fisiológica do som que permite distinguir sons de mesma altura (mesma frequência) e mesma intensidade, emitidos por instrumentos diferentes. O que diferencia é a forma de onda emitida pelo instrumento.

Resposta: d

Questão 75:
Para obter a posição de um telefone celular, a polícia baseia-se em informações do tempo de resposta do aparelho em relação às torres de celular da região de onde se originou a ligação. Em uma região, um aparelho está na área de cobertura de cinco torres, conforme o esquema.


Considerando que as torres e o celular são puntiformes e que estão sob o mesmo plano, qual o número mínimo de torres necessárias para se localizar a posição do telefone celular que originou a ligação?


a) Uma.     b) Duas.     c) Três.     d) Quatro.     e) Cinco.


Resolução:

Conhecendo-se pelo menos as distâncias a três torres é possível localizar a posição do celular, por meio de um processo chamado triangulação.
Seja
d1 a distância do celular à primeira torre. O celular pode estar em qualquer ponto da circunferência de centro na primeira torre A1 e raio d1 (figura a). Seja d2 a distância do celular à segunda torre A2. O celular pode estar num dos dois pontos P1 ou P2 em que as circunferências se interceptam (figura b). Seja d3 a distância do celular à terceira torre A3. A intersecção das três circunferências ocorre num ponto P onde se localiza o celular (figura c).

 Resposta: c

Questão 78:
Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.


Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m2, que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m2 e rendimento de 30%.
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de


a) 1,0 s.     b) 4,0 s.     c) 10 s.     d) 33 s.     e) 300 s.


Resolução:

Pot = 1000(W/m2).9,0(m2).30% = 2700 W

Teorema da energia cinética (TEC)


?result. = mv2/2 - m(v0)2/2 =>
Pot.?t = mv2/2 - 0
2700.?t = 200.(108/3,6)2/2
?t ? 33 s

Resposta: d

Questão 80:
Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico. ?O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos? ? pensou.

Símbolos adotados:



Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?



Resolução:

As tomadas devem ser ligadas  em paralelo e submetidas à tensão nominal da rede elétrica. O interruptor é ligado em série com a lâmpada e quando fechado, ela fica em paralelo com as tomadas e, portanto, submetida à tensão nominal da rede. Quando o interruptor é aberto, desliga-se a lâmpada, sem alterar a ligação das tomadas com a rede. O circuito que atende estas exigências é o da alternativa e):


Resposta: e

Questão 82:
Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa.

O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.



Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?


a) A       b) B       c) C       d) D       e) E


Resolução:

Cálculo da temperatura final de equilíbrio, considerando que não há perda de calor com o meio exterior:

Qfria + Qquente = 0 => (m/3).cágua.(?f - 10)+(2m/3).cágua.(?f - 40) = 0
?f = 30 °C

Variação porcentual de temperatura em 6h:

(?f - ?)/?f = (30°C - 16°C)/30°C ? 0,47 = 47%

Portanto, deve ser posto na garrafa térmica o selo D

Resposta: d

Questão 88:
A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme a figura.


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



Considere:
velocidade da luz = 3,0 x 10
8 m/s e 1 nm = 1,0 x 10-9 m.

O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o

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


Resolução:

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

c = ?.f => ? = c/f
?min = 3,0.108/1,03.1015 => ?min ? 2,9.10-7 m = 290 nm
?máx = 3,0.108/9,34.1014 => ?máx ? 3,2.10-7 m = 320 nm

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

Resposta: b



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