CIÊNCIAS DA NATUREZAE SUAS TECNOLOGIAS

FísicaQuímicaBiologia

caderno de questões

Euler de Freitas Silva JuniorJoão Pedro Alvarez Mateos

Luis Fernando CordeiroRicardo Luiz de Mello

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C986

Curso preparatório para o novo ENEM : caderno de questões : ciências da na-tureza e suas tecnologias : física, química, biologia / Euler de Freitas Silva Junior... [et al.]. - Curitiba, PR : IESDE Brasil, 2009.

il.134 p.

ISBN 978-85-387-0811-7

1. Exame Nacional de Ensino Médio. 2. Física (Ensino médio) - Problemas, questões, exercícios. 3. Química (Ensino médio) - Problemas, questões, exercícios. 4. Biologia (Ensino médio) - Problemas, questões, exercícios. I. Silva Junior, Euler de Freitas. II. Inteligência Educacional e Sistemas de Ensino. III. Título. IV. Título: Ciências da natureza e suas tecnologias.

09-4773. CDD: 373CDU: 373.5

FísicaFísicaEuler de Freitas Silva Junior

SumárioAula 1 ...................................................................................... 5

Gabarito ....................................................................................... 9

Aula 2 .................................................................................... 13

Gabarito ..................................................................................... 17

Aula 3 .................................................................................... 19

Gabarito ..................................................................................... 23

Aula 4 .................................................................................... 25

Gabarito ..................................................................................... 29

Aula 5 .................................................................................... 33

Gabarito ..................................................................................... 37

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Aula 1

QUESTÃO 1

As empresas concessionárias de energia elétrica espalhadas em todo o Brasil enviam mensal-mente para seus clientes as popularmente conhecidas contas de luz. A figura a seguir mostra uma parte de uma fatura desse tipo:

Mês faturado MAI/2006 Classificação RESIDENCIAL

Apresentação 12/05/2006 Ligação BIFÁSICA

Leitura atual 5604 12/05/2006 Medidor kWh 0000999999

Leitura anterior 5421 11/04/2006 Constante 1.00000000

Dias de consumo 31 Média anual kWh 174

Resíduo kWh Consumo médio em kWh 183

Próxima leitura 09/06/2006

CNPJ/CPF: 000.000.000-00

HISTÓRICO DE CONSUMO

MÊS/ANO CONSUMO MÊS/ANO CONSUMO MÊS/ANO CONSUMO MÊS/ANO CONSUMO

ABR/06 192 JAN/06 169 OUT/05 175 JUL/05 166

MAR/06 185 DEZ/06 186 SET/05 175 JUN/05 150

FEV/06 178 NOV/06 188 AGO/05 145 MAI/05 131

Entre as alternativas, qual apresenta o melhor motivo de não ser utilizada a unidade do sistema internacional para o consumo médio de energia elétrica desse cliente?

se fosse utilizada a unidade do sistema internacional, o consumo de energia elétrica fica-a) ria representado por números muito pequenos. Isso daria aos clientes uma sensação de estarem utilizando pouca energia elétrica, provocando um aumento no consumo.

se fosse utilizada a unidade do sistema internacional, o consumo de energia elétrica fica-b) ria representado por números fracionários. Isso faria com que os valores cobrados pelas concessionárias acabassem tendo sempre uma parte representada em centavos de Real, tornando os pagamentos mais complicados.

se fosse utilizada a unidade do sistema internacional, o consumo de energia elétrica ficaria c) representado por números negativos. Isso geraria prejuízos à concessionária no momento da cobrança.

se fosse utilizada a unidade do sistema internacional, o consumo de energia elétrica ficaria d) representado por números que não corresponderiam à realidade. Isso aconteceria pois a uni-dade de energia no sistema internacional não é válida para ser usada com energia elétrica.

se fosse utilizada a unidade do sistema internacional, o consumo de energia elétrica ficaria e) representado por números bastante grandes. Isso tornaria sua interpretação complicada.

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QUESTÃO 2

Na figura a seguir, em que uma trajetória orientada é mostrada como exemplo, temos dois corpos com velocidades escalares (v

1

e v2) de diferentes valores e sinais:

V1 = - 2m/s V

2 = 5m/s

+

O a

utor

.

Definindo-se rapidez, como o módulo da velocidade escalar de um corpo, podemos afirmar que:

dois corpos que têm a mesma rapidez a) movimentam-se com a mesma velocida-de escalar.

velocidade escalar é conceitualmente b) igual a rapidez.

entre dois corpos, o que tem maior rapidez c) é o que possui velocidade escalar maior.

o chamado velocímetro, aparelho encon-d) trado no painel de carros, é um instru-mento que mede rapidez e não velocida-de escalar como poderia se supor.

se a velocidade escalar de um móvel e) aumenta, isso significa que ele está se movimentando cada vez mais rápido.

QUESTÃO 3

Um dos maiores desafios tecnológicos da atualidade refere-se à geração e à utilização de energia elétrica em grande escala sem provocar enormes impactos ambientais.

Nesse sentido, assinale a alternativa que faz a correlação adequada entre o tipo de usina geradora de energia elétrica e suas vantagens e desvantagens.

HidrelétricaI.

TermelétricaII.

NuclearIII.

A – Pode ser instalada nas proximidades de grandes centros utilizadores de energia elétrica, mas oferece risco de contaminação ambiental com seus subprodutos, além de pro-vocar a chamada poluição térmica das águas que utiliza (isso provoca redução da quantidade de oxigênio que fica dissolvido nelas).

B – Trabalha com fonte renovável e limpa de energia, mas tem que ser instalada em locais propícios para a geração da energia elétrica (o que nem sempre é próximo dos grandes centros), além de provocar o ala-gamento de grandes áreas, impactando a fauna, a flora e a população local.

C – Pode ser instalada nas proximidades de grandes centros utilizadores de energia elétrica, mas emite grande quantidade de gases poluentes, além de também provocar a poluição térmica das águas que são utiliza-das para a movimentação das turbinas.

I a) A; II B; III C.

I b) A; II C; III B.

I c) B; II A; III C.

I d) B; II C; III A.

I e) C; II B; III A.

QUESTÃO 4

Ao longo da história da Física, diversas teo-rias foram criadas com o intuito de descrever fenômenos naturais e prever resultados a respeito deles. Muitas dessas teorias foram tidas como válidas durante séculos ou milê-nios até que fossem substituídas por outras melhores, ou seja, mais capazes de explicar aquilo que abordavam. Observe a seguir algumas concepções de alguns cientistas acerca do tema queda livre:

a) Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C.) – se dois corpos de massas diferentes forem aban-donados simultaneamente de uma mesma altura, o mais pesado chega antes ao solo.

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b) Galileu Galilei (1564 – 1642) – se dois cor-pos de massas diferentes forem abandonados em queda livre, simultaneamente, de uma mesma altura, eles chegam ao solo juntos.

Depois de estudar essas ideias propostas por Aristóteles e Galileu, um aluno resolve fazer dois experimentos:

Ele solta da altura de 2 metros uma folha I. de papel e uma esfera de metal. Nesse caso a esfera chega antes ao solo.

Ele amassa a folha de papel de forma II. que ela fique com formato e tamanho similares ao da esfera de metal e solta ambos os corpos novamente da altura de 2 metros. Nesse caso, os dois cor-pos chegam juntos ao solo.

Em relação aos experimentos do aluno e às concepções dos cientistas é correto afirmar que:

o experimento I confirma a veracidade a) da concepção A.

o experimento II confirma a veracidade b) da concepção B.

nenhum dos experimentos do aluno c) apresenta qualquer relação com as con-cepções dos cientistas.

o experimento I confirma a veracidade d) da concepção B.

o experimento II confirma a veracidade e) da concepção A.

QUESTÃO 5

Durante a subida de uma grande monta-nha, por acidente um escalador deixa cair um objeto de massa 2kg da altura de 500 metros. Determine a quantidade de energia mecânica perdida por esse objeto durante a queda, sabendo-se que:

A aceleração local da gravidade vale •10m/s2;

A velocidade inicial do corpo que caiu é •nula;

A força de resistência do ar que age sobre •o corpo em queda possui intensidade diretamente proporcional ao módulo da velocidade desse corpo;

No momento que a força de resistência •do ar que age sobre o corpo que caiu atinge o valor de 20N, esse corpo possui velocidade de módulo de 108km/h.

4 700J.a)

5 800J.b)

6 900J.c)

8 000J.d)

9 100J.e)

QUESTÃO 6

As montadoras de automóveis investem grandes quantias no desenvolvimento de tecnologias e produtos capazes de oferecer mais segurança aos ocupantes dos veículos que fabricam.

Entre os principais dispositivos com essa função estão o freio ABS e o air-bag. A efi-cácia deles está relacionada aos princípios físicos apresentados em qual das alterna-tivas a seguir?

o freio ABS impede o travamento das ro-a) das do carro e, com isso, o atrito entre os pneus e o solo tem maior intensidade, pois é do tipo estático e não cinético. O air-bag prolonga o contato do passagei-ro com a superfície em que ele colide e, consequentemente, diminui a intensida-de da força de contato, de acordo com o teorema do impulso.

o freio ABS é capaz de reduzir a velocidade b) do carro a um taxa constante, como num movimento uniformemente variado. O air-bag tem como função aumentar a área de contato entre o passageiro e uma superfí-cie, diminuindo a pressão sobre ele.

o freio ABS reduz a inércia do automóvel, c) retardando-o mais rapidamente. O air-bag

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proporciona uma colisão perfeitamente elástica entre o passageiro e sua super-fície, evitando a perda de energia cinéti-ca desse sistema.

o freio ABS dissipa calor mais facilmente d) que os freios comuns, sendo mais efi-ciente. O air-bag transforma toda energia cinética do passageiro em energia poten-cial elástica e, com isso, promove rápida e confortável desaceleração dele.

o freio ABS faz o coeficiente de atrito e) estático entre o pneu e o solo aumentar gradativamente durante uma frenagem, intensificando-a. O air-bag impede que o passageiro sofra a ação de qualquer tipo de força de contato e, consequente-mente, evita que ele fique sujeito a uma resultante de forças muito intensa.

QUESTÃO 7

Os chamados satélites geoestacionários têm aplicações cada vez maiores e mais im-portantes nas telecomunicações. A respeito desses satélites, é correto afirmar que:

a altura da órbita em relação ao nível do a) mar é proporcional à massa do satélite.

seus planos orbitais podem ser quais-b) quer, contanto que sejam paralelos ao plano determinado pela linha do Equador.

todos se encontram à mesma altura em c) relação ao nível do mar.

possuem período de translação de apro-d) ximadamente 365 dias.

orbitam ao redor da Terra sem apresen-e) tar aceleração.

QUESTÃO 8

Imagine a seguinte situação: um carrinho de compras é empurrado sobre uma superfície sem atrito e passa a se movimentar com certa velocidade. Depois de certo intervalo

de tempo, dois experimentos são realizados consecutivamente:

a) Uma pessoa em repouso em relação ao solo larga um pacote de açúcar sobre o carrinho;

b) a mesma pessoa, ainda em repouso em relação ao solo, retira verticalmente o paco-te de açúcar do carrinho.

Em relação a esses dois experimentos, as consequências são:

logo após A, o carrinho diminui sua velo-a) cidade e, logo após B, a velocidade dele aumenta.

logo após A, o carrinho não altera sua b) velocidade e, logo após B, a velocidade dele aumenta.

logo após A, o carrinho diminui sua velo-c) cidade e, logo após B, a velocidade dele não se altera.

logo após A, o carrinho aumenta sua d) velocidade e, logo após B, a velocidade não se altera.

logo após A, o carrinho não altera sua e) velocidade e, logo após B, a velocidade dele diminui.

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Gabarito

QUESTÃO 1

Alternativa E.

Resolução:

1kW.h = 1 . 1 000W . 3 600s 1kW.h = 3 600 000J (isso significa que um único kW.h corresponde a três milhões e seiscen-tos mil joules. Assim, o consumo energético mostrado na fatura da questão seria de 183kW.h ou 658 800 000J).

Se o joule (J) – unidade de energia no sistema internacional – fosse utilizado nas chamadas contas de luz, o número que expressaria o consumo de energia elétrica de um cliente da concessionária seria exageradamente grande. Isso dificultaria o entendimento e a interpretação dessas faturas.

QUESTÃO 2

Alternativa D.

Resolução:

Na realidade, os velocímetros apresentam uma denominação inadequada. Se fossem velocímetros de verdade, deveriam indicar o valor da velocidade dos carros a qualquer instante, porém eles só marcam o módulo dela, ou seja, só medem a rapidez dos auto-móveis. Assim, o nome correto para esses instrumentos deveria ser tacômetro, visto que o radical grego taqui – que aparece em palavras como taquígrafo e taquicardia – significa rapidez.

QUESTÃO 3

Alternativa D.

Resolução:

Hidrelétricas, apesar de usarem uma fonte limpa e renovável de energia (a água), só po-dem ser instaladas em locais que permitam a formação de uma grande represa em que ficará armazenada enorme quantidade de água que será utilizada na movimentação das turbinas. Isso não permite que fiquem pró-ximas a grandes centros utilizadores dessa energia elétrica que será gerada (causando muitas perdas nas linhas de transmissão). Além disso, as gigantescas áreas de alaga-mento criam desequilíbrios ambientais ao modificarem o habitat de diversas espécies de seres vivos e ainda provocam o desloca-mento de muitas famílias que habitavam a região antes de sua instalação.

Termelétricas podem ser instaladas pró-ximas aos grandes centros urbanos, mas utilizam combustíveis fósseis para o aque-cimento da água (vapor) que movimenta as turbinas. Nesse processo, surgem dois problemas ambientais: a emissão de gases poluentes e desoxigenação dessa água.

Nucleares também podem ser instaladas próximas aos grandes centros urbanos, mas utilizam materiais radioativos para o aquecimento da água (vapor) que movimenta as turbinas. Nesse processo, surgem dois problemas ambientais: o lixo radioativo que é gerado e a poluição térmica dessa água, que passa a ter menor quantidade de oxi-gênio dissolvido.

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QUESTÃO 4

Alternativa B.

Resolução:

A) Segundo Aristóteles, corpos mais pesa-dos caem mais rapidamente que corpos mais leves. Essa sua concepção se deve a dois fatos: o desconhecimento da força de resistência do ar e a crença no chamado lugar natural dos corpos (Aristóteles acre-ditava que “elementos” como água e terra tendiam a se dirigir para o chão, enquanto o fogo e ar tendiam a subir pelo fato de estes serem seus lugares naturais. Por motivo similar, objetos mais pesados deveriam cair antes dos mais leves.)

B) Para Galileu, a força de resistência do ar era a grande responsável por fazer corpos diferentes chegarem ao solo em momentos distintos, mesmo quando abandonados simultaneamente. Dessa forma, se fossem largados em queda livre (no vácuo ou com resistência do ar desprezível) chegariam ao solo juntos.

A experiência 1 mostra que a resistência do ar sobre uma folha de papel aberta é muito maior que na esfera de metal e, por esse motivo, o papel chega depois ao solo.

O experimento 2 mostra que, quando a folha de papel é amassada e fica com formato e ta-manho parecido com a da esfera, ambas pas-sam a sofrer resistência do ar desprezível e, por isso, atingem o solo simultaneamente.

Assim, o experimento 2 confirma a concep-ção B.

QUESTÃO 5

Alternativa E.

Resolução:

EMi

= ECi + E

Pi E

Mi = 0 + m . g . h

EMi

= 2 . 10 . 500 = 10 000J

No momento em que a força de resistência do ar que age sobre o objeto atinge o va-lor de 20N, ela passa a ter um valor igual ao peso do próprio objeto. A partir desse instante, devido à situação de equilíbrio, o movimento realizado por ele passa a ser do tipo uniforme, ou seja, com a velocidade constante de 108km/h (30m/s) até o mo-mento em que chega ao solo. Assim:

EMf

= ECf + E

Pf E

Mf = m.v 2

2 + 0

EMf

= 2 . 302/2 = 900J

EMperdida

= EMi

– EMf

EMperdida

= 10 000 – 900 = 9 100J

QUESTÃO 6

Alternativa A.

Resolução:

O freio ABS impede que ocorra o travamento das rodas do carro. Com isso, durante a frenagem, o atrito entre os pneus e o solo se mantém do tipo estático. Caso as rodas parassem de girar e apenas escorregassem sobre o asfalto, a força de atrito passaria a ser do tipo cinético. Como o coeficiente de atrito estático é maior que o cinético, o não travamento das rodas permite uma frenagem mais rápida e eficiente.

O air-bag faz com que o passageiro sofra uma colisão contra uma superfície que se deforma aos poucos. Com isso, o tempo de atuação da força de contato entre o air-bag e o corpo do passageiro aumenta. Segundo o teorema do impulso (I

Fr = Q – Q

o Fr . t =

Q – Qo), se o intervalo de tempo aumenta, a

intensidade da força diminui e, consequen-temente, o risco de danos à saúde de quem está no veículo diminui.

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QUESTÃO 7

Alternativa C.

Resolução:

Satélites geoestacionários são satélites que orbitam ao redor da Terra com a mesma velocidade angular dela. Isso lhes confere a aparência de estarem parados em rela-ção à superfície de nosso planeta. Outra característica desse tipo de satélite é que o período de translação deles precisa, necessariamente, ser igual ao período de rotação da Terra.

De acordo com a Lei dos Períodos de Kepler, o quadrado do período de translação de um corpo que orbita ao redor de outro é direta-mente proporcional ao cubo do raio médio da órbita que ele descreve. Dessa forma, como o período desse tipo de satélite é determinado (24 horas), todos os satélites geoestacionários orbitam à mesma altura em relação ao nível do mar.

QUESTÃO 8

Alternativa C.

Resolução:

Experimento A) Quando o pacote de açúcar é largado verticalmente sobre o carrinho, esses dois corpos constituem um sistema isolado (horizontalmente), pois o atrito entre eles é uma força interna ao sistema. Assim, como a quantidade de movimento desse sistema deve permanecer constante, se a massa total aumenta, a velocidade do conjunto diminui.

Experimento B) Quando o pacote de açú-car é retirado verticalmente, a pessoa que o retira aplica nele uma força horizontal e contrária a seu movimento (por inércia, o pacote de açúcar também tenderia a con-tinuar a se movimentar, como o carrinho).

Essa é uma força externa ao sistema cons-tituído pelo pacote de açúcar e o carrinho e, assim, esse não é um sistema isolado. Assim, a quantidade de movimento desse sistema não permanece constante (diminui), mantendo-se a velocidade do carrinho, mas diminuindo-se a massa em movimento.

Outra forma de se entender isso é pensar que o agente físico que altera velocidade é força. Quando o pacote de açúcar é retirado verticalmente, não é aplicada nenhuma força horizontal a favor ou contra o movimento do carrinho. Dessa forma, ele não acelera nem desacelera, mantendo constante sua velocidade.

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