Física: Enem PPL 2024 - Resolução

01. (Enem PPL 2024) A palavra força é usada em nosso cotidiano com diversos significados. Em física, essa mesma palavra possui um significado próprio, diferente daqueles da linguagem do nosso dia a dia. As cinco frases seguintes, todas encontradas em textos literários ou jornalísticos, contêm a palavra força empregada em diversos contextos.

1. “As Forças Armadas estão de prontidão para defender as nossas fronteiras.”

2. “Por motivo de força maior, o professor não poderá dar aula hoje.”

3. “A força do pensamento transforma o mundo.”

4. “A bola bateu na trave e voltou com mais força ainda.”

5. “Tudo é atraído para o centro da Terra pela força da gravidade.”

A abordagem científica do termo força aparece na frase

1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.
5. 5.

02. (Enem PPL 2024) Um cronômetro eletrônico de precisão importado é utilizado para realizar medidas em um laboratório de pesquisa. No manual do equipamento, constam as tensões (110 V/220 V) e a frequência (50 Hz) da rede elétrica para as quais o equipamento foi calibrado. O manual também informa que a precisão do aparelho está relacionada a um circuito eletrônico interno que realiza a contagem dos ciclos da tensão da rede elétrica. O técnico do laboratório testa a calibragem do equipamento realizando a medida de um evento padrão cuja duração é de 60 segundos, mas observa que o intervalo de tempo indicado na tela do cronômetro é diferente. Com isso, percebe que, no laboratório de pesquisa, a rede elétrica opera a uma frequência de 60 Hz.

Nessa situação, a indicação do intervalo de tempo na tela do cronômetro, em segundo, é

1. 10.
2. 50.
3. 60.
4. 72.
5. 132.

03. (Enem PPL 2024) Na fissão do urânio-235, esse átomo é dividido em átomos mais leves quando bombardeado por um nêutron.

Nos reatores nucleares, novas reações ocorrem a partir dos nêutrons liberados na fissão, caracterizando uma reação em cadeia. Essa reação é mais eficiente quando esses nêutrons têm energia cinética baixa. Por isso, é utilizada uma substância moderadora na qual os nêutrons possam colidir, transferindo parte da energia.

Considere que essas colisões são frontais e aproximadamente elásticas, que a substância moderadora é um alvo em repouso e que as velocidades dos nêutrons, υnf, e da substância moderadora, υsf, após a colisão, são:

em que mn é a massa do nêutron, ms é a massa da substância moderadora e υ0 é a velocidade inicial do nêutron.

1. $\begin{array}{l}2\\ 1\end{array}$D
2. $\begin{array}{l}4\\ 2\end{array}$He
3. $\begin{array}{l}12\\ 6\end{array}$C
4. $\begin{array}{l}14\\ 7\end{array}$N
5. $\begin{array}{l}94\\ 38\end{array}$Sr

04. (Enem PPL 2024) Aquecedores elétricos utilizam resistência de fio, suportando uma corrente máxima dimensionada pelo fabricante. O dimensionamento original do circuito elétrico de um aquecedor, esquematizado na figura, foi utilizado para provocar a elevação de temperatura em um volume de água, durante um determinado intervalo de tempo.

Caso se pretenda utilizar uma tensão de 250 V, o circuito precisará ser redimensionado, para garantir o correto funcionamento do aquecedor. A corrente deve ser mantida, considerando-se o aquecimento do mesmo volume de água, à mesma temperatura, durante o mesmo intervalo de tempo.

Nesse redimensionamento, deve-se acrescentar ao circuito um resistor de

1. 22,5 Ω em paralelo.
2. 22,5 Ω em série.
3. 71,1 Ω em paralelo.
4. 71,1 Ω em série.
5. 101,1 Ω em paralelo.

05. (Enem PPL 2024) Ao realizar os preparativos para o Natal, uma pessoa resolveu aumentar o número de lâmpadas incandescentes de um pisca-pisca que originalmente tinha 20 lâmpadas associadas em paralelo, cada uma com resistência R.

Adicionou outras 20 lâmpadas com as mesmas especificações e também em paralelo. O circuito passou a ser composto por 40 lâmpadas em paralelo e uma fonte de resistência interna r. A corrente total do circuito com 40 lâmpadas é proporcional à corrente do circuito com 20 lâmpadas, ou seja, i40 = α⋅ i20. Ao ligar o sistema, ela observou que o brilho das lâmpadas diminuiu com fator de proporcionalidade igual a α².

Qual é o fator α, utilizado para a obtenção da redução do brilho em cada lâmpada?

06. (Enem PPL 2024) O ouvido humano apresenta algumas características interessantes. Uma delas é que existe uma intensidade mínima, ou limiar de audibilidade, I0 , abaixo da qual o som não é audível. O nível de audibilidade é a grandeza que quantifica a audibilidade (sensação) e sua unidade é o fon, medido em decibéis (dB). O gráfico contém, em escala logarítmica, curvas de igual audibilidade, isto é, cada curva representa uma mesma audibilidade para diferentes frequências.

Considerando a frequência de 90 Hz, o menor nível de intensidade, em dB, para que possamos perceber algum som é, aproximadamente,

1. −20.
2. 0.
3. 30.
4. 40.
5. 4000.

07. (Enem PPL 2024) A transferência de calor por radiação pode ser observada realizando-se a experiência de colocar a mesma quantidade de água quente em dois copos metálicos com as mesmas características, sendo que a superfície externa de um deles é pintada de preto (copo 1), e a do outro é espelhada (copo 2). Sabe-se que todo material emite e absorve energia radiante e que bons emissores são também bons absorvedores dessa energia.

Ao se colocar um termômetro dentro de cada copo observa-se, após alguns minutos, que a temperatura da água

1. dos dois copos diminui igualmente.
2. do copo 1 diminui, e a do copo 2 permanece a mesma.
3. do copo 2 diminui, e a do copo 1 permanece a mesma.
4. do copo 1 diminui mais rapidamente do que a do copo 2.
5. do copo 2 diminui mais rapidamente do que a do copo 1.

08. (Enem PPL 2024) Os satélites em órbitas geoestacionárias ocupam uma posição fixa em relação à superfície da Terra e, por isso, podem ser usados como sistemas de comunicação. Pela limitação de espaço, o número de satélites que podem ser posicionados numa órbita é finito. O lançamento de um satélite geoestacionário envolve três etapas:

• Lança-se o satélite da base terrestre até uma órbita circular próxima (órbita R1).

• No estágio de propulsão, aplica-se um impulso tangencial à trajetória no ponto A, mudando-se para uma órbita elíptica até o satélite atingir o ponto B, que coincide com o raio de sua órbita geoestacionária.

• No ponto B, efetua-se uma mudança para a órbita circular R2 , aplicando-se um impulso tangente à trajetória.

Identificando a órbita interna como R1, a órbita geoestacionária como R2 e a órbita elíptica como E, as energias mecânicas do satélite nas três órbitas são identificadas, respectivamente, como E1, E2 e EE.

BEER, F. P. et al. Vector Mechanics: Static and Dynamic. Nova York: McGraw-Hill, 2009.

1. E2 > EE > E1.
2. E2 < EE < E1.
3. E1 = EE < E2.
4. E1 < EE = E2.
5. E1 > EE = E2.

09. (Enem PPL 2024) A suspensão de um automóvel funciona como um sistema massa-mola amortecido cuja função é reduzir a amplitude de oscilação do automóvel. Esse sistema pode ser caracterizado por uma frequência de oscilação w_o $\sqrt{\frac{k}{m}}$, em que k é a constante elástica da mola e m é a massa total do sistema formado por mola, amortecedor, pneu e roda. A suspensão do automóvel é originalmente dimensionada para que a relação entre w0 e um parâmetro fixo b seja:

w0 = b, quando não há oscilação do automóvel e o sistema volta à posição original rapidamente. Porém, seu amortecimento pode ser determinado também por outras duas relações entre w0 e b:

w0 > b, quando o sistema oscila algumas vezes até parar;

w0 < b, quando o sistema não oscila, retornando à sua posição original lentamente.

Por questões estéticas, o proprietário de um automóvel reduz à metade o comprimento original das molas de sua suspensão e troca rodas e pneus, de modo a manter a mesma massa total do sistema. Os demais componentes permanecem inalterados

Como essas alterações modificam a oscilação do sistema?

1. A constante elástica diminui e o sistema não oscila.
2. A constante elástica aumenta e o sistema passa a oscilar.
3. A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original lentamente.
4. A constante elástica diminui e o sistema volta à posição original rapidamente.
5. A constante elástica aumenta e o sistema volta à posição original lentamente.

10. (Enem PPL 2024) Uma equipe de pesquisadores interessados em estudar a concentração de ozônio em uma região da atmosfera planeja enviar um balão para captar dados meteorológicos a 20 000 m de altitude. Para recuperar os dados captados pelo dispositivo de medida, o balão precisa estourar quando atingir a altitude desejada e retornar ao solo, o que ocorrerá quando seu volume atingir o valor limite a partir do qual não há mais expansão. As figuras mostram a forma do balão e como a temperatura e a pressão atmosférica variam com a altitude em relação ao nível do mar.

Para essa situação, considera-se o gás dentro do balão e os gases atmosféricos como gases ideais. Assume-se também que a pressão interna ao balão depende somente da pressão atmosférica.

1. 10,00
2. 8,00
3. 2,83
4. 2,00
5. 1,25

11. (Enem PPL 2024) Um experimento foi montado com o intuito de determinar o tempo de queda livre de corpos com tamanhos e massas distintas. Para isso, utilizou-se uma prateleira a 50,0 cm do chão, onde foram colocadas três frutas, conforme a figura. Em um determinado instante, a prateleira foi removida, liberando todas as frutas simultaneamente.

Considere o tempo de queda da melancia como t1, do melão como t2 e da maçã como t3.

1. t1 = t2 = t3.
2. t1 > t2 > t3.
3. t1 < t2 < t3.
4. t1 > t2 < t3.
5. t1 < t2 > t3.

12. (Enem PPL 2024) A utilização de fusíveis em equipamentos eletrônicos é fundamental para a sua preservação. De forma simplificada, esse dispositivo é composto de terminais metálicos, conectados por um fio condutor envolvido por um corpo de vidro, como ilustrado na figura. A passagem de corrente elétrica gera calor por efeito Joule, o que provoca um aumento local na temperatura. Considere que são necessários, em média, 4 A de corrente para a elevação da temperatura em 1 °C. As temperaturas de fusão de diferentes materiais são apresentadas a seguir.

Para um equipamento que deve operar com uma corrente menor que 1 000 A, o material adequado para o fusível é o(a)

1. estanho.
2. frâncio.
3. prata.
4. silício.
5. zinco.

13. (Enem PPL 2024) Tendo em vista a necessidade de economia de energia elétrica, os climatizadores de ar surgem como uma alternativa econômica. Esses dispositivos utilizam a evaporação da água como método de troca de calor, conforme esquematizado na figura.

O ar externo (quente) é aspirado para o interior do painel evaporativo e, em contato com a água fria, tem sua temperatura diminuída. Umidificado e mais frio, o ar é empurrado pelo ventilador ao ambiente interno. Quanto maior é a redução de temperatura produzida pelo climatizador, maior é a sua eficiência. A Tabela 1 apresenta a redução de temperatura produzida por um desses aparelhos, em função da temperatura de entrada do ar e de sua umidade relativa (UR) percentual; enquanto a Tabela 2 apresenta os valores médios de temperatura (T) e os valores da UR do ar de cinco cidades brasileiras, no mês de setembro.

Considerando os dados apresentados para o mês de setembro, em qual destas cidades o climatizador de ar é mais eficiente?

1. Barbalha.
2. Belém.
3. Cáceres.
4. Corumbá.
5. Janaúba.

14. (Enem PPL 2024) Quando utilizadas na iluminação pública noturna, as lâmpadas de LED brancas produzem uma luz branco-azulada, cujo brilho difuso dificulta a observação das estrelas, que também chegam aos nossos olhos como luz azulada. Por isso, esse tipo de iluminação pública pode ser considerada uma nova forma de poluição: a “poluição azul”, que afeta a dinâmica de várias espécies.

A cidade de Flagstaff, nos Estados Unidos, foi uma das pioneiras na resolução dessa questão. Embora sua iluminação pública seja feita com lâmpadas de LED brancas, a cidade tomou medidas para impedir o brilho azulado. Conforme estudos de uma equipe de cientistas australianos, com a aplicação de um material, é possível alterar a transmissão das frequências indesejadas, mantendo a intensidade total da lâmpada. As figuras do estudo indicam:

• o espectro de emissão correspondente a uma lâmpada LED branca (A);

Nesse estudo, o material utilizado na cobertura

1. reflete a luz azul.
2. difrata a luz azul.
3. absorve a luz azul e emite luz amarelo-alaranjada.
4. absorve a luz azul e emite luz ultravioleta.
5. polariza a luz azul transmitida.

15. (Enem PPL 2024) Dois objetos metálicos, ambos com temperatura inicial igual a 10 °C, são aquecidos. Suas temperaturas, y1 e y2 , em função do tempo t, em segundo, estão representadas no plano cartesiano pelas semirretas com origem no ponto A(0 ; 10) e que passam, respectivamente, pelos pontos B(20 ; 50) e C(40 ; 30). Sabe-se que, em determinado intervalo de tempo, a temperatura y1 aumentou 20 °C.

Nesse mesmo intervalo de tempo, a temperatura y2 , em grau Celsius, aumentou

1. 5.
2. 10.
3. 15.
4. 20.
5. 50.

16. (Enem PPL 2024) Uma escala termométrica X marca −10 °X para o ponto de fusão da água e 140 °X para o seu ponto de ebulição. Na escala Celsius, as temperaturas de fusão e de ebulição da água são 0 °C e 100 °C, respectivamente. O gráfico que expressa a relação entre essas duas escalas é uma reta.

A figura apresenta a representação de cinco gráficos (I, II, III, IV e V) num sistema de coordenadas cartesianas.

Qual gráfico representa a relação entre as temperaturas nas escalas Celsius e X?

1. I
2. II
3. III
4. IV
5. V

17. (Enem PPL 2024) As distâncias no espaço são tão grandes que seria muito difícil gerenciar os números medindo-os em milhas ou em quilômetros. Então, os astrônomos criaram uma medida padrão, o ano-luz. Um ano-luz é a distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano. Para se ter uma ideia, um segundo-luz é igual a 300 000 km, ou seja, se dois objetos estão separados por um segundo-luz, a distância entre eles é 300 000 km.

Na imagem, tem-se a representação da Via Láctea e, no círculo em detalhe, a distância entre o Sol e a Terra, igual a 8 minutos-luz.

1. 24 × 10⁵
2. 144 × 10⁵
3. 18 × 10⁶
4. 24 × 10⁶
5. 144 × 10⁶