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Como se dar muito bem no EnEm – quEstõEs COmEntADAs 250 C (d) nenhuma delas sofrerá qualquer esforço. (e) o portão quebraria ao meio, ou nada sofreria. Ao se dependurar no portão pela extremidade livre, o peso do garoto exercerá um torque horário nas duas dobradiças. Ao girar sob o peso, o portão tende a se apoiar na dobradiça B e a dobradiça A deverá arrebentar em primeiro lugar.Gabarito “A” 1.2.5. Identificação das forças que atuam nos movimentos circula- res. noção de força centrípeta e sua quantificação 8. (eneM 2005) Observe o fenômeno indicado na tirinha abaixo. (Adaptado. Luisa Daou & Francisco Caruso, Tirinhas de Física, vol. 2, CBPF, Rio de Janeiro, 2000.) A força que atua sobre o peso e produz o deslocamento vertical da garrafa é a força (a) de inércia. (B) gravitacional. (C) de empuxo. (d) centrípeta. (e) elástica. Na ilustração apresentada, ao se lançar o peso que está preso pelo fio ele girará por causa da força centrípeta que provem do peso.Gabarito “D” 1.2.7. Princípios de Pascal, arquimedes e Stevin: condições de flutuação. relação entre diferença de nível e pressão hidrostática 9. (eXaMes do MeC) Em uma cidade, seu sistema de abastecimento de água foi pro- jetado usando uma grande caixa d’água e funciona atendendo com eficiência a todos os consumidores. Com a construção de um novo conjunto habitacional em um nível 3m mais alto em relação ao plano da cidade, a distribui- dora de água só poderá atender à nova ligação do conjunto se (a) aumentar o volume da caixa d’água e diminuir a sua altura. (B) a altura da caixa d’água for superior à do conjunto. (C) aumentar o volume da caixa d’água mantendo sua altura. (d) a altura da caixa d’água ficar a mesma. Quando se instala uma caixa d’água elevada em um município é para que a água tenha pressão para atender a todas as casas. A pressão estática da água é diretamente proporcional ao seu nível. Portanto, somente será possível distribuir água para o novo conjunto se a altura da caixa d’água for superior a do novo conjunto. Gabarito “B” 10. (eXaMes do MeC) Usamos muitos produtos na forma de spray, como inseticidas, desodorantes, tintas, vernizes etc. Depois de algum tempo de uso, quando “apertamos” o spray e não sai mais nada, podemos afirmar que (a) a pressão no interior da lata é menor que a do exterior. (B) a pressão no interior da lata é igual à do exterior. (C) a pressão no interior da lata é maior que a do exterior. (d) não há pressão no interior da lata. Quando apertamos o spray de uma lata e não sai mais nada, podemos afirmar que a pressão no interior da lata se equilibrou com a pressão externa.Gabarito “B” 1.3. energia, trabalho e potência 1.3.1. Conceituação de trabalho, energia e potência 11. (eneM 2008) Uma fonte de energia que não agride o ambiente, é total- mente segura e usa um tipo de matéria-prima infinita é a ener- gia eólica, que gera eletricidade a partir da força dos ventos. O Brasil é um país privilegiado por ter o tipo de ventilação necessária para produzi-la. Todavia, ela é a menos usada na matriz energética brasileira. O Ministério de Minas e Energia estima que as turbinas eólicas produzam apenas 0,25% da energia consumida no país. Isso ocorre porque ela compete com uma usina mais barata e eficiente: a hidrelétrica, que responde por 80% da energia do Brasil. O investimento para se construir uma hidrelétrica é de aproximadamente US$ 100 por quilowatt. Os parques eólicos exigem investimento de cerca de US$ 2 mil por quilowatt e a construção de uma usina nuclear, de aproximadamente US$ 6 mil por quilowatt. Instalados os parques, a energia dos ventos é bastante com- petitiva, custando R$ 200,00 por megawatt-hora frente a R$ 150,00 por megawatt-hora das hidrelétricas e a R$ 600,00 por megawatt-hora das termelétricas. Época. 21/4/2008 (com adaptações). De acordo com o texto, entre as razões que contribuem para a menor participação da energia eólica na matriz energética brasileira, inclui-se o fato de (a) haver, no país, baixa disponibilidade de ventos que podem gerar energia elétrica. (B) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser de aproximadamente 20 vezes o necessário para a construção de hidrelétricas. Ciências da Natureza e suas Tecnologias251 C (C) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser igual a 1/3 do necessário para a cons- trução de usinas nucleares. (d) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1,2 multiplicado pelo custo médio do megawatt-hora obtido das hidrelétricas. (e) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1/3 do custo médio do megawatt-hora obtido das termelétricas. A baixa participação da energia eólica na matriz energética brasileira é de- vida ao elevado valor de investimento para o parque eólico, cerca de US$ 2.000,00 por kW, que é 20 vezes o valor necessário para se construir uma hidrelétrica, que é de US$ 100 por kW.Gabarito “B” O carneiro hidráulico ou aríete, dispositivo usado para bom- bear água, não requer combustível ou energia elétrica para funcionar, visto que usa a energia da vazão de água de uma fonte. A figura a seguir ilustra uma instalação típica de car- neiro em um sítio, e a tabela apresenta dados de seu fun- cionamento. A eficiência energética e de um carneiro pode ser obtida pela expressão: cujas variáveis estão definidas na tabela e na figura. 12. (eneM 2006) No sítio ilustrado, a altura da caixa d’água é o quádruplo da altura da fonte. Comparado a motobombas a gasolina, cuja eficiência energética é cerca de 36%, o carneiro hidráulico do sítio apresenta (a) menor eficiência, sendo, portanto, inviável economicamente. (B) menor eficiência, sendo desqualificado do ponto de vista ambiental pela quantidade de energia que desperdiça. (C) mesma eficiência, mas constitui alternativa ecologicamente mais apropriada. (d) maior eficiência, o que, por si só, justificaria o seu uso em todas as regiões brasileiras. (e) maior eficiência, sendo economicamente viável e ecologi- camente correto. De acordo com os dados da questão: Para: Vf1 = 720 l/h Vb1 = 120 l/h e para Vf2 = 1.200 l/h Vb2 = 210 l/h Cálculo das eficiências do carneiro hidráulico, para as duas situações extremas: E1 = (4)(120)/(720) = 0,67 ou 67% e E2 = (4)(210)/(1.200) ~ 0,70 ou 70% Portanto, a eficiência do carneiro hidráulico é maior do que a das motobombas, que é de 36%, além de ser ecologicamente correto. Gabarito “E” 13. (eneM 2006) Não é nova a ideia de se extrair energia dos oceanos aproveitando-se a diferença das mares alta e baixa. Em 1967, os franceses instalaram a primeira usina “maré-motriz”, construindo uma barragem equipada de 24 turbinas, aproveitando-se a potência máxima instalada de 240 MW, suficiente para a demanda de uma cidade com 200 mil habitantes. Aproximadamente 10% da potência total instalada são demandados pelo consumo residencial. Nessa cidade francesa, aos domingos, quando parcela dos setores industrial e comercial para, a demanda diminui 40%. Assim, a produção de energia correspondente a demanda aos domingos será atingida mantendo-se I. todas as turbinas em funcionamento, com 60% da capaci- dade máxima de produção de cada uma delas. II. a metade das turbinas funcionando em capacidade máxima e o restante, com 20% da capacidade máxima. III. quatorze turbinas funcionando em capacidade máxima, uma com 40% da capacidade máxima e as demais desligadas. Está correta a situação descrita (a) apenas em I. (B) apenas em II. (C) apenas em I e III. (d) apenas em II e III. (e) em I, II e III. Como a demanda de domingo diminui 40%, ela é de 60% sobre 240 MW, ou seja, de 144 MW. Analisando as afirmativas: I: Correta, pois, é dito que a demanda de domingo é de 60%; II: Correta, pois 12 turbinas funcionando em capacidade máxima dá 120 MW e mais 12 turbinas com 20% da cargamáxima dá (12)(10)0,2) = 24 MW, no total 144 MW; III: Correta, pois qua- torze turbinas funcionando em capacidade máxima dá 140 MW e uma com 40% da capacidade máxima dá (10)(0,4) = 4 MW, total: 144 MW.Gabarito “E” 14. (eneM 2004) O excesso de veículos e os congestionamentos em grandes cidades são temas de frequentes reportagens. Os meios de transportes utilizados e a forma como são ocupa- dos têm reflexos nesses congestionamentos, além de proble- mas ambientais e econômicos. No gráfico a seguir, podem-se observar valores médios do consumo de energia por passa- geiro e por quilômetro rodado, em diferentes meios de trans- porte, para veículos em duas condições de ocupação (número de passageiros): ocupação típica e ocupação máxima. Esses dados indicam que políticas de transporte urbano devem também levar em conta que a maior eficiência no uso de energia ocorre para os (a) ônibus, com ocupação típica. (B) automóveis, com poucos passageiros. (C) transportes coletivos, com ocupação máxima. Como se dar muito bem no EnEm – quEstõEs COmEntADAs 252 C (d) automóveis, com ocupação máxima. (e) trens, com poucos passageiros. As políticas de transporte urbano devem levar em conta especialmente os transportes coletivos, com ocupação máxima que apresentam os menores consumos de energia por passageiro transportado, ou seja, abaixo de 500 MJ por.passageiro, por quilômetro rodado.Gabarito “C” 15. (eneM 2002) Os números e cifras envolvidos, quando lida- mos com dados sobre produção e consumo de energia em nosso país, são sempre muito grandes. Apenas no setor residencial, em um único dia, o consumo de energia elétrica é da ordem de 200 mil MWh. Para avaliar esse consumo, imagine uma situação em que o Brasil não dispusesse de hidrelétricas e tivesse de depender somente de termoelé- tricas, onde cada kg de carvão, ao ser queimado, permite obter uma quantidade de energia da ordem de 10 kWh. Considerando que um caminhão transporta, em média, 10 toneladas de carvão, a quantidade de caminhões de carvão necessária para abastecer as termoelétricas, a cada dia, seria da ordem de (a) 20. (B) 200. (C) 1.000. (d) 2.000. (e) 10.000. O consumo diário de energia elétrica no setor residencial no país é de 200 GWh ou 200.106 kWh. Se, com 1 kg de carvão se obtém 10 kWh, serão necessários (200.106)/(10) kg de carvão, ou 2. 107 kg de carvão para gerar 200 GWh. Como um caminhão transporta 10 t ou 104 kg, serão necessários 2. 107 /104, 2.000 caminhões para todo o carvão necessário. Gabarito “D” 1.3.2. Conceito de energia potencial e de energia cinética 16. (eneM 2009) O uso da água do subsolo requer o bom- beamento para um reservatório elevado. A capacidade de bombeamento (litros/hora) de uma bomba hidráulica depende da pressão máxima de bombeio, conhecida como altura manométrica H (em metros), do comprimento L da tubulação que se estende da bomba até o reserva- tório (em metros), da altura de bombeio h (em metros) e do desempenho da bomba (exemplificado no gráfico). De acordo com os dados a seguir, obtidos de um fabricante de bombas, para se determinar a quantidade de litros bombeados por hora para o reservatório com uma deter- minada bomba, deve-se: 1. Escolher a linha apropriada na tabela correspondente à altura (h), em metros, da entrada de água na bomba até o reservatório. 2. Escolher a coluna apropriada, correspondente ao compri- mento total da tubulação (L), em metros, da bomba até o reservatório. 3. Ler a altura manométrica (H) correspondente ao cruzamento das respectivas linha e coluna na tabela. 4. Usar a altura manométrica no gráfico de desempenho para ler a vazão correspondente. Disponível em: . Acesso em: 19 mai. 2009 (adaptado). Considere que se deseja usar uma bomba, cujo desempenho é descrito pelos dados acima, para encher um reservatório de 1.200 L que se encontra 30 m acima da entrada da bomba. Para fazer a tubulação entre a bomba e o reservatório seriam usados 200 m de cano. Nessa situação, é de se esperar que a bomba consiga encher o reservatório (a) entre 30 e 40 minutos. (B) em menos de 30 minutos. (C) em mais de 1h e 40 minutos. (d) entre 40 minutos e 1h e 10 minutos. (e) entre 1h e 10 minutos e 1h e 40 minutos. Seguindo as orientações do enunciado: 1. Escolhendo a 6ª linha na tabela correspondente à altura h de 30 metros, da entrada de água na bomba até o reservatório. 2. Escolhendo a 10ª coluna, correspondente ao comprimento total da tubulação L 200 metros, da bomba até o reservatório. 3. Lendo a altura manométrica (H) correspondente ao cruzamento das respectivas linha e coluna na tabela (H = 45 m). 4. Usando a altura manométrica no gráfico de desempenho para ler a vazão correspondente, que é de 900 litros/h. O tempo para encher a caixa de 1.200 litros será de: – Para 900 litros é necessário 1 hora, para 1.200 litros será necessário: (1.200)/(900) h, ou seja 1,33 h ou 1 h e 20 minutos. Gabarito “E” 17. (eneM 2009) o super-homem e as leis do movimento Uma das razões para pensar sobre a física dos super-he- róis é, acima de tudo, uma forma divertida de explorar muitos fenômenos físicos interessantes, desde fenômenos corriqueiros até eventos considerados fantásticos. A figura seguinte mostra o Super-homem lançando-se no espaço para chegar ao topo de um prédio de altura H. Seria possí- vel admitir que com seus superpoderes ele estaria voando com propulsão própria, mas considere que ele tenha dado um forte salto. Neste caso, sua velocidade final no ponto mais alto do salto deve ser zero, caso contrário, ele conti- nuaria subindo. Sendo g a aceleração da gravidade, a rela- ção entre a velocidade inicial do Super-homem e a altura atingida é dada por: V 2 = 2gH