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*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

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 130

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. (UFRJ, adaptada)

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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 131

(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. (UFRJ)

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?

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(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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 133

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 134

*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.

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********** 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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 136

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. (UFMA, adaptada)

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. (UNISINOS-RS)

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 137

10. (UDESC)

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 138

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 139

*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

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 140

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).

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 141

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. (CFT-SC, adaptada)

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. (CFT-MG)

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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 142

8. (CFT-SC)

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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 143

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 144

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*

CNT Física _________________________________________________________________________________________________________________________

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 145

*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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 146

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).

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 147

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. (UFF-RJ)

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. (UFJF-MG)

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. (UFSM-RS)

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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 148

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:

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 149

(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. (UFV-MG)

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. (UNESP)

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*

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 150

17. (UEL-PR)

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.

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SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNT Física 151

(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*