Mecânica V - Resolução

01. (Enem 2016 PPL) No dia 27 de junho de 2011, o asteroide 2011 MD, com cerca de 10 m de diâmetro, passou a 12 mil quilômetros do planeta Terra, uma distância menor do que a órbita de um satélite. A trajetória do asteroide é apresentada na figura.

A explicação física para a trajetória descrita é o fato de o asteroide

1. deslocar-se em um local onde a resistência do ar é nula.
2. deslocar-se em um ambiente onde não há interação gravitacional.
3. sofrer a ação de uma força resultante no mesmo sentido de sua velocidade.
4. sofrer a ação de uma força gravitacional resultante no sentido contrário ao de sua velocidade.
5. estar sob a ação de uma força resultante cuja direção é diferente da direção de sua velocidade.

02. (Enem 2017 PPL) Sabe-se que a posição em que o Sol nasce ou se põe no horizonte muda de acordo com a estação do ano. Olhando-se em direção ao poente, por exemplo, para um observador no Hemisfério Sul, o Sol se põe mais à direita no inverno do que no verão.

O fenômeno descrito deve-se à combinação de dois fatores: a inclinação do eixo de rotação terrestre e a

1. precessão do periélio terrestre.
2. translação da Terra em torno do Sol.
3. nutação do eixo de rotação da Terra.
4. precessão do eixo de rotação da Terra.
5. rotação da Terra em torno de seu próprio eixo.

03. (Enem 2014) O pêndulo de Newton pode ser constituı́do por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas.

O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em.

04. (Enem 2012) A Agência Espacial Norte Americana (NASA) informou que o asteroide YU 55 cruzou o espaço entre a Terra e a Lua no mês de novembro de 2011. A ilustração a seguir sugere que o asteroide percorreu sua trajetória no mesmo plano que contém a órbita descrita pela Lua em torno da Terra. Na figura, está indicada a proximidade do asteroide em relação à Terra, ou seja, a menor distância que ele passou da superfície terrestre.

Disponível em: http://noticias.terra.com.br (adaptado).

Com base nessas informações, a menor distância que o asteroide YU 55 passou da superfície da Terra é igual a:

1. 3,25.102 km
2. 3,25.103 km
3. 3,25.104 km
4. 3,25.105 km
5. 3,25.106 km

05. (Enem 2013) Para realizar um experimento com uma garrafa PET cheia d´água, perfurou-se a lateral da garrafa em três posições a diferentes alturas. Com a garrafa tampada, a água não vazou por nenhum dos orifícios, e, com a garrafa destampada, observou-se o escoamento da água conforme ilustrado na figura.

Como a pressão atmosférica interfere no escoamento da água, nas situações com a garrafa tampada e destampada, respectivamente?

1. Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; não muda a velocidade de escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.
2. Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; altera a velocidade de escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
3. Impede a entrada de ar, por ser menor que a pressão interna; altera a velocidade de escoamento, que é proporcional à pressão atmosférica na altura do furo.
4. Impede a saída de água, por ser maior que a pressão interna; regula a velocidade de escoamento, que só depende da pressão atmosférica.
5. Impede a entrada de ar, por ser menor que a pressão interna; não muda a velocidade de escoamento, que só depende da pressão da coluna de água.

06. (Enem 2013) Em um dia sem vento, ao saltar de um avião, um paraquedista cai verticalmente até atingir a velocidade limite. No instante em que o paraquedas é aberto (instante T_A), ocorre a diminuição de sua velocidade de queda. Algum tempo após a abertura do paraquedas, ele passa a ter velocidade de queda constante, que possibilita sua aterrissagem em segurança.

Que gráfico representa a força resultante sobre o paraquedista, durante o seu movimento de queda?

07. (Enem 2014 PPL) Durante um reparo na estação espacial internacional, um cosmonauta, de massa 90 kg, substitui uma bomba do sistema de refrigeração, de massa 360 kg, que estava danificada. Inicialmente, o cosmonauta e a bomba estão em repouso em relação à estação. Quando ele empurra a bomba para o espaço, ele é empurrado no sentido oposto. Nesse processo, a bomba adquire uma velocidade de 0,2 m/s em relação à estação.

Qual é o valor da velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, após o empurrão?

1. 0,05 m/s
2. 0,20 m/s
3. 0,40 m/s
4. 0,50 m/s
5. 0,80 m/s

08. (Enem 2012) Um dos problemas ambientais vivenciados pela agricultura hoje em dia é a compactação do solo, devida ao intenso tráfego de máquinas cada vez mais pesadas, reduzindo a produtividade das culturas.

Uma das formas de prevenir o problema de compactação do solo é substituir os pneus dos tratores por pneus mais

1. largos, reduzindo a pressão sobre o solo.
2. estreitos, reduzindo a pressão sobre o solo.
3. largos, aumentando a pressão sobre o solo.
4. estreitos, aumentando a pressão sobre o solo.
5. altos, reduzindo a pressão sobre o solo.

09. (Enem 2013 PPL) O trem de passageiros da Estrada de Ferro Vitória-Minas (EFVM), que circula diariamente entre a cidade de Cariacica, na Grande Vitória, e a capital mineira Belo Horizonte, está utilizando uma nova tecnologia de frenagem eletrônica. Com a tecnologia anterior, era preciso iniciar a frenagem cerca de 400 metros antes da estação. Atualmente, essa distância caiu para 250 metros, o que proporciona redução no tempo de viagem.

Considerando uma velocidade de 72 km/h, qual o módulo da diferença entre as acelerações de frenagem depois e antes da adoção dessa tecnologia?

1. 0,08 m/s2
2. 0,30 m/s2
3. 1,10 m/s2
4. 1,60 m/s2
5. 3,90 m/s2

10. (Enem 2013) Para serrar ossos e carnes congeladas, um açougueiro utiliza uma serra de fita que possui três polias e um motor. O equipamento pode ser montado de duas formas diferentes, P e Q. Por questão de segurança, é necessário que a serra possua menor velocidade linear.

Por qual montagem o açougueiro deve optar e qual a justifiativa desta opção?

1. Q, pois as polias 1 e 3 giram com velocidades lineares iguais em pontos periféricos e a que tiver maior raio terá menor frequência.
2. Q, pois as polias 1 e 3 giram com frequências iguais e a que tiver maior raio terá menor velocidade linear em um ponto periférico.
3. P, pois as polias 2 e 3 giram com frequências diferentes e a que tiver maior raio terá menor velocidade linear em um ponto periférico.
4. P, pois as polias 1 e 2 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a que tiver menor raio terá maior frequência.
5. Q, pois as polias 2 e 3 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a que tiver maior raio terá menor frequência

11. (Enem 2013 PPL) Antes das lombadas eletrônicas, eram pintadas faixas nas ruas para controle da velocidade dos automóveis. A velocidade era estimada com o uso de binóculos e cronômetros. O policial utilizava a relação entre a distância percorrida e o tempo gasto, para determinar a velocidade de um veículo. Cronometrava-se o tempo que um veículo levava para percorrer a distância entre duas faixas fixas, cuja distância era conhecida. A lombada eletrônica é um sistema muito preciso, porque a tecnologia elimina erros do operador. A distância entre os sensores é de 2 metros, e o tempo é medido por um circuito eletrônico.

O tempo mínimo, em segundos, que o motorista deve gastar para passar pela lombada eletrônica, cujo limite é de 40 km/h, sem receber uma multa, é de

1. 0,05
2. 11,1
3. 0,18
4. 22,2
5. 0,50

12. (Enem 2013 PPL) Conta-se que um curioso incidente aconteceu durante a Primeira Guerra Mundial. Quando voava a uma altitude de dois mil metros, um piloto francês viu o que acreditava ser uma mosca parada perto de sua face. Apanhando-a rapidamente, ficou surpreso ao verificar que se tratava de um projétil alemão.

PERELMAN, J. Aprenda física brincando. São Paulo: Hemus, 1970.

O piloto consegue apanhar o projétil, pois

1. ele foi disparado em direção ao avião francês, freado pelo ar e parou justamente na frente do piloto.
2. o avião se movia no mesmo sentido que o dele, com velocidade visivelmente superior.
3. ele foi disparado para cima com velocidade constante, no instante em que o avião francês passou.
4. o avião se movia no sentido oposto ao dele, com velocidade de mesmo valor.
5. o avião se movia no mesmo sentido que o dele, com velocidade de mesmo valor.

13. (Enem 2013 PPL) O trem de passageiros da Estrada de Ferro Vitória-Minas (EFVM), que circula diariamente entre a cidade de Cariacica, na Grande Vitória, e a capital mineira Belo Horizonte, está utilizando uma nova tecnologia de frenagem eletrônica. Com a tecnologia anterior, era preciso iniciar a frenagem cerca de 400 metros antes da estação. Atualmente, essa distância caiu para 250 metros, o que proporciona redução no tempo de viagem.

Considerando uma velocidade de 72 km/h, qual o módulo da diferença entre as acelerações de frenagem depois e antes da adoção dessa tecnologia?

1. 0,08 m/s²
2. 0,30 m/s²
3. 1,10 m/s²
4. 1,60 m/s²
5. 3,90 m/s²

14. (Enem 2012) Uma empresa de transportes precisa efetuar a entrega de uma encomenda o mais breve possı́vel. Para tanto, a equipe de logı́stica analisa o trajeto desde a empresa até o local da entrega. Ela verifica que o trajeto apresenta dois trechos de distâncias diferentes e velocidades máximas permitidas diferentes. No primeiro trecho, a velocidade máxima permitida é de 80 km/h e a distância a ser percorrida é de 80 km. No segundo trecho, cujo comprimento vale 60 km, a velocidade máxima permitida é 120 km/h.

Supondo que as condições de trânsito sejam favoráveis para que o veı́culo da empresa ande continuamente na velocidade máxima permitida, qual será o tempo necessário, em horas, para a realização da entrega?

1. 0,7
2. 1,4
3. 1,5
4. 2,0
5. 3,0

15. (Enem 2012) Para melhorar a mobilidade urbana na rede metroviária é necessário minimizar o tempo entre estações. Para isso a administração do metrô de uma grande cidade adotou o seguinte procedimento entre duas estações: a locomotiva parte do repouso com aceleração constante por um terço do tempo de percurso, mantém a velocidade constante por outro terço e reduz sua velocidade com desaceleração constante no trecho fial, até parar.

Qual é o gráfico de posição (eixo vertical) em função do tempo (eixo horizontal) que representa o movimento desse trem?

16. (Enem 2012) Um consumidor desconfia que a balança do supermercado não está aferindo corretamente a massa dos produtos. Ao chegar a casa resolve conferir se a balança estava descalibrada. Para isso, utiliza um recipiente provido de escala volumétrica, contendo 1,0 litro d’água. Ele coloca uma porção dos legumes que comprou dentro do recipiente e observa que a água atinge a marca de 1,5 litro e também que a porção não ficara totalmente submersa, com 1/3 de seu volume fora d’água. Para concluir o teste, o consumidor, com ajuda da internet, verifica que a densidade dos legumes, em questão, é a metade da densidade da água, onde, ρágua = 1 g/cm³ . No supermercado a balança registrou a massa da porção de legumes igual a 0,500 kg (meio quilograma).

Considerando que o método adotado tenha boa precisão, o consumidor concluiu que a balança estava descalibrada e deveria ter registrado a massa da porção de legumes igual a

1. 0,073 kg.
2. 0,167 kg.
3. 0,250 kg.
4. 0,375 kg.
5. 0,750 kg.

17. (Enem 2012) A caracterı́stica que permite identificar um planeta no céu é o seu movimento relativo às estrelas fixas. Se observarmos a posição de um planeta por vários dias, verificaremos que sua posição em relação às estrelas fixas se modifica regularmente. A figura destaca o movimento de Marte observado em intervalos de 10 dias, registrado da Terra.

Qual a causa da forma da trajetória do planeta Marte registrada na figura?

1. A maior velocidade orbital da Terra faz com que, em certas épocas, ela ultrapasse Marte.
2. A presença de outras estrelas faz com que sua trajetória seja desviada por meio da atração gravitacional.
3. A órbita de Marte, em torno do Sol, possui uma forma elı́ptica mais acentuada que a dos demais planetas.
4. A atração gravitacional entre a Terra e Marte faz com que este planeta apresente uma órbita irregular em torno do Sol.
5. A proximidade de Marte com Júpiter, em algumas épocas do ano, faz com que a atração gravitacional de Júpiter interfira em seu movimento.

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

Representação esquemática da instalação hidráulica de uma caixa d'água

O valor da pressão da água na ducha está associado à altura

1. h1
2. h2
3. h3
4. h4
5. h5

19. (Enem 2012) O mecanismo que permite articular uma porta (de um móvel ou de acesso) é a dobradiça. Normalmente, são necessárias duas ou mais dobradiças para que a porta seja fixada no móvel ou no portal, permanecendo em equilíbrio e podendo ser articulada com facilidade.

No plano, o diagrama vetorial das forças que as dobradiças exercem na porta está representado em

14. (Enem 2012) Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial.

O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em

1. um dínamo.
2. um freio de automóvel.
3. um motor a combustão.
4. uma usina hidroelétrica.
5. uma atiradeira (estilingue).

21. (Enem 2013) Uma pessoa necessita da força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfı́cie. Logo, uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força de atrito exercida pelo chão em seus pés.

Em relação ao movimento dessa pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada no texto?

1. Perpendicular ao plano e no mesmo sentido do movimento.
2. Paralelo ao plano e no sentido contrário ao movimento.
3. Paralelo ao plano e no mesmo sentido do movimento.
4. Horizontal e no mesmo sentido do movimento.
5. Vertical e sentido para cima.

15. (Enem 2012) Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes, dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de combustíveis fósseis.

De acordo com as características desse país, a matriz energética de menor impacto e risco ambientais é a baseada na energia

1. dos biocombustíveis, pois tem menor impacto ambiental e maior disponibilidade.
2. solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à sua implantação.
3. nuclear, por ter menor risco ambiental e ser adequada a locais com menor extensão territorial.
4. hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos recursos naturais disponíveis.
5. eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito estufa nem resíduos de operação.

23. (Enem 2012 PPL) Um automóvel, em movimento uniforme, anda por uma estrada plana, quando começa a descer uma ladeira, na qual o motorista faz com que o carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante.

Durante a descida, o que ocorre com as energias potencial, cinética e mecânica do carro?

1. A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar não varia e, portanto, a energia cinética é constante.
2. A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui e quando uma se reduz, a outra cresce.
3. A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas forças conservativas agindo sobre o carro.
4. A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui.
5. A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado sobre o carro.

27. (Enem 2011) Partı́culas suspensas em um fluı́do apresentam contı́nua movimentação aleatória, chamado movimento browniano, causado pelos choques das partı́culas que compõem o fluı́do. A ideia de um inventor era construir uma série de palhetas, montadas sobre um eixo, que seriam postas em movimento pela agitação das partı́culas ao seu redor. Como o movimento ocorreria igualmente em ambos os sentidos de rotação, o cientista concebeu um segundo elemento, um dente de engrenagem assimétrico. Assim, em escala muito pequena, este tipo de motor poderia executar trabalho, por exemplo, puxando um pequeno peso para cima. O esquema, que já foi testado, é mostrado a seguir.

A explicação para a necessidade do uso da engrenagem com trava é:

1. O travamento do motor, para que ele não se solte aleatoriamente.
2. A seleção da velocidade, controlada pela pressão nos dentes da engrenagem.
3. O controle do sentido da velocidade tangencial, permitindo, inclusive, uma fácil leitura do seu valor.
4. A determinação do movimento, devido ao caráter aleatório, cuja tendência é o equilı́brio.
5. A escolha do ângulo a ser girado, sendo possı́vel, inclusive, medi-lo pelo número de dentes da engrenagem.

25. (Enem 2011 PPL)

A figura respresenta o processo mais usado nas hidrelétricas para obtenção de energia elétrica no Brasil. As transformações de energia nas posições I → II e II → III da figura são, respectivamente,

1. energia cinética → energia elétrica e energia potencial → energia cinética.
2. energia cinética → energia potencial e energia cinética → energia elétrica.
3. energia potencial → energia cinética e energia cinética → energia elétrica.
4. energia potencial → energia elétrica e energia potencial → energia cinética.
5. energia potencial → energia elétrica e energia cinética → energia elétrica.

26. (Enem 2011) Com a crescente demanda de energia elétrica, decorrente do modo de vida da sociedade moderna, tornou-se necessário que mais de uma fonte de energia seja estudada e aplicada, levando-se em conta os impactos ambientais e sociais a serem gerados em curto e longo prazo. Com isso, o uso da energia nuclear tem sido muito debatido no mundo. O questionamento principal é se valerá a pena construir centrais de produção nuclear ou é preferível investir em outros tipos de energias que sejam renováveis.

Disponível em: http://energiaeambiente.wordpress.com. http://www.comciencia.br. Acesso em: 27 jan. 2009 (adaptado).

Um argumento favorável ao uso da energia nuclear é o fato de

1. seu preço de instalação ser menor que o das demais fontes de energia.
2. o tratamento de seus rejeitos ser um processo simples.
3. de ser uma energia limpa, de baixo custo, que não causa impactos ambientais.
4. ser curto o tempo de atividade dos resíduos produzidos na sua geração.
5. ser uma energia limpa embora não seja renovável.

27. (Enem 2011) Segundo Aristóteles, uma vez deslocados de seu local natural, os elementos tendem espontaneamente a retornar a ele, realizando movimentos chamados de naturais.

Já em um movimento denominado forçado, um corpo só permaneceria em movimento enquanto houvesse uma causa para que ele ocorresse. Cessada essa causa, o referido elemento entraria em repouso ou adquiriria um movimento natural.

PORTO, C. M. A física de Aristóteles: uma construção ingênua? Revista Brasileira de Ensino de Física. V. 31, n° 4 (adaptado).

Posteriormente, Newton confrontou a ideia de Aristóteles sobre o movimento forçado através da lei da

1. inércia.
2. ação e reação.
3. gravitação universal.
4. conservação da massa.
5. conservação da energia

28. (Enem 2010) Júpiter, conhecido como o gigante gasoso, perdeu uma das suas listras mais proeminentes, deixando o seus hemisfério sul estranhamente vazio. Observe a região em que a faixa sumiu, destacada pela seta.

A aparência de Júpiter é tipicamente marcada por duas faixas escuras em sua atmosfera uma no hemisfério norte e outra no hemisfério sul. Como o gás está constantemente em movimento, o desaparecimento da faixa no planeta relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens em sua atmosfera. A luz do Sol, refletida nessas nuvens, gera a imagem que é captada pelos telescópios, no espaço ou na Terra.

O desaparecimento da faixa sul pode ter sido determinado por uma alteração

1. na temperatura da superfı́cie do planeta.
2. no formato da camada gasosa do planeta.
3. no campo gravitacional gerado pelo planeta.
4. na composição quı́mica das nuvens do planeta.
5. na densidade das nuvens que compõem o planeta

29. (Enem 2009) Para oferecer acessibilidade aos portadores de dificuldades de locomoção, é utilizado, em ônibus e automóveis, o elevador hidráulico. Nesse dispositivo é usada uma bomba elétrica, para forçar um fluido a passar de uma tubulação estreita para outra mais larga, e dessa forma acionar um pistão que movimenta a plataforma. Considere um elevador hidráulico cuja área da cabeça do pistão seja cinco vezes maior do que a área da tubulação que sai da bomba. Desprezando o atrito e considerando uma aceleração gravitacional de 10 m/s², deseja-se elevar uma pessoa de 65 kg em uma cadeira de rodas de 15 kg sobre a plataforma de 20 kg.

Qual deve ser a força exercida pelo motor da bomba sobre o fluido para que o cadeirante seja elevado com velocidade constante?

1. 20 N
2. 100 N
3. 200 N
4. 1 000 N
5. 5 000 N

30. (Enem 2011) Um tipo de vaso sanitário que vem substituindo as válvulas de descarga está esquematizado na figura. Ao acionar a alavanca, toda a água do tanque é escoada e aumenta o nível no vaso, até cobrir o sifão. De acordo com o Teorema de Stevin, quanto maior a profundidade, maior a pressão. Assim, a água desce levando os rejeitos até o sistema de esgoto. A válvula da caixa de descarga se fecha e ocorre o seu enchimento. Em relação às válvulas de descarga, esse tipo de sistema proporciona maior economia de água.

Representação do esquema de funcionamento de vaso sanitário

A característica de funcionamento que garante essa economia é devida:

1. à altura do sifão de água.
2. ao volume do tanque de água.
3. à altura do nível de água no vaso.
4. ao diâmetro do distribuidor de água.
5. à eficiência da válvula de enchimento do tanque.