Simulado ENEM de Física 2

Questão 1 Óptica Fácil

Em dias sem vento, a superfície de lagos e lagoas fica tão lisa que funciona como um espelho plano. Por isso a paisagem das margens aparece refletida, invertida, na água. Muitas aves que pescam, como o martim-pescador, ficam pousadas em galhos sobre a água à espera de peixes, e é comum ver também a imagem delas na superfície.

A figura mostra um martim-pescador pousado na ponta de um galho que avança sobre uma lagoa de águas calmas. O galho está 3,5 m acima do nível da margem, e a margem forma um barranco de 0,5 m de altura em relação à superfície da água. Considere o pássaro como um ponto no nível do galho.

Esquema de perfil da lagoa: à esquerda, a margem forma um barranco 0,5 m acima da superfície da água; dela sobe um tronco com um galho horizontal 3,5 m acima da margem, que avança sobre a água. Na ponta do galho está o martim-pescador, representado por um ponto.

A distância entre o martim-pescador e sua imagem na água, em metro, é

Por que está errada

3,5 m é só a altura do galho acima da margem, e não acima da água.
Além disso, a imagem não fica na superfície: fica tão abaixo dela quanto o pássaro está acima.
O certo é 2 · (3,5 + 0,5) = 8,0 m.
Por que está errada

4,0 m é a distância certa do pássaro até a água, mas a pergunta pede a distância até a imagem.
A imagem não fica na superfície: fica 4,0 m abaixo dela.
Do pássaro à imagem são 4,0 + 4,0 = 8,0 m.
Por que está errada

7,0 m é o dobro de 3,5 m: a ideia da simetria está certa, mas a altura foi medida a partir da margem.
O espelho é a superfície da água, 0,5 m abaixo da margem: o pássaro está 4,0 m acima dela, e a distância até a imagem é 2 · 4,0 = 8,0 m.
Por que está errada

7,5 m põe o pássaro 4,0 m acima da água, mas a imagem só 3,5 m abaixo dela.
No espelho plano, a imagem fica tão abaixo da superfície quanto o objeto está acima: 4,0 m.
A distância é 4,0 + 4,0 = 8,0 m.
Por que está certa

A superfície calma da lagoa funciona como espelho plano, e o pássaro está 3,5 + 0,5 = 4,0 m acima dela.
A imagem fica do outro lado da superfície, à mesma distância: 4,0 m abaixo da água.
Assim, a distância entre o pássaro e a imagem é 2 · 4,0 = 8,0 m.

Questão 2 Cinemática Fácil

Drones usados na inspeção de linhas de transmissão de energia carregam um sensor que registra, a cada instante, a altitude do aparelho em relação ao solo. Com esse registro, o operador reconstrói as etapas do voo e confere se as velocidades de subida e de descida ficaram dentro dos limites programados. Em uma inspeção, um drone fez um voo apenas na direção vertical, e a altitude registrada está no gráfico. Despreze os breves intervalos em que o drone muda de velocidade e adote como positivo o sentido para cima.

Gráfico da altitude do drone, em metro, em função do tempo, em segundo: a altitude cresce em linha reta de 0 a 40 m entre 0 e 20 s, fica constante em 40 m de 20 s a 40 s e cai em linha reta até 0 entre 40 s e 80 s.

O gráfico que representa a velocidade vertical do drone em função do tempo, nesse voo, é

Por que está certa

A velocidade é a inclinação do gráfico de altitude.
De 0 a 20 s, o drone sobe 40 m, com v = 40 ÷ 20 = + 2 m/s, e de 20 s a 40 s fica parado, com v = 0.
De 40 s a 80 s, ele desce 40 m, com v = −40 ÷ 40 = −1 m/s.
O gráfico A mostra exatamente esses três patamares.
Por que está errada

O gráfico B copia a forma do gráfico de altitude: a velocidade sobe de 0 a 2 m/s, fica em 2 m/s e volta a 0.
Mas estar alto não é estar rápido.
Cada trecho reto do gráfico de altitude corresponde a uma velocidade constante, e no trecho horizontal, de 20 s a 40 s, o drone está parado.
Por que está errada

O gráfico C acerta a subida (2 m/s) e a parada (0), mas mostra + 1 m/s na descida.
Com o sentido para cima positivo, quem desce tem velocidade negativa: −1 m/s.
Por que está errada

O gráfico D mostra 1 m/s na subida e −2 m/s na descida, trocando as rapidezes.
A subida, de 40 m em 20 s, é a mais rápida (2 m/s); a descida, de 40 m em 40 s, é a mais lenta (1 m/s).
Por que está errada

O gráfico E mantém 2 m/s até 40 s, como se o drone continuasse subindo enquanto paira.
De 20 s a 40 s, a altitude fica em 40 m, e altitude constante significa velocidade zero.

Questão 3 Fontes de energia Fácil

A matriz energética reúne todas as fontes de energia usadas em um lugar (um país, uma cidade ou até uma casa), seja para produzir eletricidade, cozinhar ou movimentar veículos. A matriz elétrica, por sua vez, considera apenas as fontes usadas para gerar a eletricidade consumida nesse lugar. As duas costumam ser representadas em gráficos que mostram a participação de cada fonte.

Uma família vive em um sítio que não é ligado à rede de distribuição de energia elétrica. A maior parte da eletricidade da casa vem de painéis solares fotovoltaicos instalados no telhado. O restante é produzido por um gerador a óleo diesel, ligado apenas em dias nublados. O fogão da casa é a lenha, e o carro da família é abastecido com etanol.

Qual gráfico pode representar a matriz elétrica desse sítio?

Por que está errada

O gráfico A inclui a lenha do fogão e o etanol do carro.
Essas fontes fazem parte da matriz energética do sítio, que reúne todas as fontes usadas pela família.
Mas elas não geram eletricidade, e a matriz elétrica só tem as fontes que produzem a eletricidade da casa: os painéis solares e o gerador a óleo diesel.
Por que está errada

O gráfico B mostra só a energia solar, com 100%.
Os painéis produzem a maior parte da eletricidade, mas não toda: o gerador a óleo diesel, ligado nos dias nublados, produz o restante.
Por isso, o diesel também entra na matriz elétrica.
Por que está errada

O gráfico C tem as fontes certas, solar e óleo diesel, mas com as participações invertidas.
O texto diz que a maior parte da eletricidade vem dos painéis solares, e o gerador a diesel só é ligado nos dias nublados.
A barra da fonte solar tem de ser a maior.
Por que está errada

O gráfico D inclui a lenha, que é usada no fogão e não gera eletricidade, e deixa de fora o óleo diesel.
O gerador a diesel funciona só em dias nublados, mas também produz parte da eletricidade da casa e entra na matriz elétrica.
Por que está certa

A matriz elétrica tem só as fontes que geram a eletricidade consumida.
No sítio, elas são duas: os painéis solares e o gerador a óleo diesel.
A lenha e o etanol são usados no fogão e no carro e não geram eletricidade.
Como a maior parte da eletricidade vem dos painéis, a barra da fonte solar é a maior: 75%, contra 25% do diesel.

Questão 4 Termologia Média

Em um termômetro de líquido, uma quantidade fixa de líquido fica presa em um recipiente ligado a um tubo fino: como o volume do líquido varia com a temperatura, a altura da coluna no tubo indica a temperatura. Para testar essa ideia em casa, uma pessoa encheu completamente um frasco pequeno com água, fechou-o com uma tampa atravessada por um canudo fino e transparente e levou o conjunto ao congelador. Ela registrou a altura h da coluna de água no canudo, medida a partir da tampa, enquanto a água esfriava de 10 °C até 0 °C, sem congelar. O quadro apresenta a densidade da água líquida nessa faixa de temperatura. Despreze a dilatação do frasco e do canudo e a evaporação da água.

Quadro com a densidade da água líquida em seis temperaturas: 0 °C, 0,99984 g/cm³; 2 °C, 0,99994 g/cm³; 4 °C, 0,99997 g/cm³; 6 °C, 0,99994 g/cm³; 8 °C, 0,99985 g/cm³; 10 °C, 0,99970 g/cm³.

A relação entre a altura h e a temperatura T da água está mais bem representada pelo gráfico

Por que está errada

O gráfico A mostra h sempre crescendo, com o mínimo a 0 °C, como se a água se comportasse como os outros líquidos.
Mas, pelo quadro, a densidade aumenta de 0 °C a 4 °C, então nesse trecho o volume e a coluna diminuem.
Por que está certa

A massa de água é fixa, então o volume é V = m ÷ ρ: densidade maior significa volume menor e coluna mais baixa.
A densidade é máxima a 4 °C, por isso h é mínima a 4 °C.
Como a densidade a 10 °C (0,99970 g/cm³) é menor que a 0 °C (0,99984 g/cm³), a coluna a 10 °C fica mais alta que a 0 °C.
O gráfico B tem o mínimo em 4 °C e a ponta da direita mais alta que a da esquerda.
Por que está errada

O gráfico C tem máximo a 4 °C: reproduz a forma da densidade, e não a do volume.
Como V = m ÷ ρ, onde a densidade é máxima o volume é mínimo, e a coluna fica mais baixa a 4 °C.
Por que está errada

O gráfico D acerta o mínimo a 4 °C, mas põe a coluna a 0 °C bem acima da coluna a 10 °C.
Pelo quadro, a densidade a 0 °C (0,99984 g/cm³) é maior que a 10 °C (0,99970 g/cm³).
Então o volume a 0 °C é menor, e a coluna fica mais baixa que a 10 °C.
Por que está errada

O gráfico E mostra h sempre diminuindo, como se a água se contraísse com o aquecimento em toda a faixa.
Isso só acontece de 0 °C a 4 °C; acima de 4 °C, a densidade diminui com o aquecimento, e a água se dilata.

Questão 5 Circuitos elétricos Média

Em muitas casas, é comum ligar vários aparelhos em uma mesma extensão elétrica. Os fios da extensão, embora sejam bons condutores, têm uma pequena resistência elétrica e dissipam parte da energia na forma de calor. O esquema representa uma extensão ligada a uma tomada de 127 V. A resistência dos fios da extensão está indicada por r. Na extensão estão ligados uma chaleira, um ferro de passar e um secador de cabelo, cada um com a sua chave. Uma pessoa percebe que, com os três aparelhos funcionando ao mesmo tempo, o fio da extensão fica bem mais quente do que quando apenas um deles está ligado.

Esquema elétrico: dos dois terminais da tomada de 127 V saem dois fios, e no fio de cima há um resistor r, que representa a resistência da extensão. Depois dele, a chaleira, o ferro e o secador, cada um com sua chave, ficam em ramos separados, todos ligados entre o fio de cima e o de baixo.

O aquecimento maior do fio ocorre porque, ao se ligarem mais aparelhos,

Por que está errada

A tensão em cada aparelho não aumenta: é praticamente a da tomada, 127 V.
Com mais aparelhos, ela até cai um pouco, por causa da queda de tensão no fio.
A corrente no fio sobe porque a resistência equivalente diminui, e não por aumento de tensão.
Por que está errada

Somar as resistências vale para a ligação em série, e os aparelhos estão em paralelo.
Em paralelo, cada aparelho a mais abre um novo caminho para a corrente, e a resistência equivalente diminui.
Se ela aumentasse, a corrente cairia, e o fio esquentaria menos.
Por que está certa

Os aparelhos estão em paralelo, e cada um que se liga abre mais um caminho para a corrente: a resistência equivalente do circuito diminui.
Com a tensão da tomada fixa em 127 V, a corrente total aumenta.
Toda essa corrente passa pelo fio da extensão, e a potência dissipada nele, r i², cresce com a corrente.
Por que está errada

Cada aparelho continua puxando praticamente a mesma corrente da tomada, e as correntes se somam no fio da extensão: a corrente total aumenta.
O fio não esquenta mais por ter mudado de resistência, mas porque passa por ele uma corrente maior.
Por que está errada

A resistência de cada aparelho não muda quando outros são ligados.
O que diminui é a resistência equivalente do conjunto em paralelo, e é isso que faz a corrente no fio aumentar.

Questão 6 Hidrostática Média

Na hidroterapia, exercícios feitos em pé dentro da piscina diminuem a carga sobre os membros inferiores, o que favorece a reabilitação de pacientes com lesões no joelho ou no quadril. Essa redução se deve ao empuxo, que depende da parte do corpo que fica submersa. Por isso, o fisioterapeuta ajusta a profundidade da piscina ao nível que a água deve atingir no paciente. A tabela mostra, de forma aproximada, a porcentagem do volume do corpo que fica abaixo da superfície da água em cada nível.

Um paciente de 84 kg, com densidade corporal média de 1,05 g/cm³, faz uma sessão com a água na altura da cintura. Considere a densidade da água igual a 1,00 g/cm³ e a aceleração da gravidade igual a 10 m/s².

Tabela com a porcentagem do volume do corpo que fica submersa em cada nível da água: joelho, 10%; quadril, 35%; cintura, 50%; peito, 70%; pescoço, 90%.

Qual é a intensidade do empuxo que a água exerce sobre esse paciente?

Por que está certa

Como 1,05 g/cm³ = 1,05 kg/L, o volume do corpo é 84 ÷ 1,05 = 80 L.
Na altura da cintura, a tabela indica 50% submerso: 40 L, ou 0,040 m³.
O empuxo é o peso da água deslocada: E = 1 000 · 0,040 · 10 = 400 N.
Por que está errada

420 N é metade do peso do paciente, como se metade do volume submerso sustentasse metade do peso.
Mas a água é menos densa que o corpo, e o empuxo é o peso da água deslocada: 1 000 · 0,040 · 10 = 400 N.
O mesmo 420 N aparece quando se usa a densidade do corpo no lugar da densidade da água.
Por que está errada

440 N é o peso aparente, 840 − 400 = 440 N: a força que o fundo da piscina ainda faz nos pés do paciente.
O empuxo é a força que a água faz para cima, 400 N.
Por que está errada

800 N seria o empuxo com o corpo inteiro submerso: 1 000 · 0,080 · 10 = 800 N.
Com a água na cintura, só 50% do volume fica abaixo da superfície, e o empuxo é a metade disso, 400 N.
Por que está errada

840 N é o peso do paciente: 84 · 10 = 840 N.
Empuxo igual ao peso só vale para um corpo que boia em equilíbrio, sem outro apoio.
Aqui o paciente está em pé, apoiado no fundo, e o empuxo é de 400 N.

Questão 7 Cinemática Média

Nos trens de metrô, o sistema de controle automático registra a posição da composição ao longo da via. Com esses registros, verifica-se se a composição atinge a velocidade prevista ao fim da fase de aceleração sem causar desconforto aos passageiros.

Em um desses registros, uma composição parte do repouso em uma estação, em trecho retilíneo, e é acelerada uniformemente. A fase de aceleração termina no instante t = 20 s. O gráfico mostra a posição da composição em função do tempo, medida a partir do ponto de partida.

Considere 1 m/s = 3,6 km/h.

Gráfico da posição x, em metro, em função do tempo t, em segundo, de 0 a 20 s: uma curva que parte da origem, quase horizontal no início, e fica cada vez mais inclinada. Dois pontos da curva estão destacados com linhas tracejadas: (10 s; 50 m) e (20 s; 200 m).

Qual é a velocidade da composição ao fim da fase de aceleração, em quilômetro por hora?

Por que está errada

20 é a velocidade certa, mas em m/s.
A pergunta pede km/h: 20 · 3,6 = 72 km/h.
Por que está errada

36 km/h vem de 200 m ÷ 20 s = 10 m/s, que é a velocidade média nos 20 s, e não a do instante final.
Como a composição parte do repouso e acelera por igual, termina com o dobro da média: 20 m/s, ou 72 km/h.
Por que está errada

54 km/h vem da inclinação entre os dois pontos destacados: (200 − 50) ÷ (20 − 10) = 15 m/s.
Essa é a velocidade média de 10 s a 20 s.
Com aceleração constante, ela é a velocidade no meio do trecho, em 15 s, e não no fim, em 20 s.
Por que está certa

Partindo do repouso com aceleração constante, x = at² ÷ 2: com 200 m em 20 s, 200 = a · 400 ÷ 2, e a = 1 m/s².
No fim da aceleração, v = at = 1 · 20 = 20 m/s.
Convertendo, 20 · 3,6 = 72 km/h.
Por que está errada

108 km/h vem de dobrar os 15 m/s do trecho de 10 s a 20 s.
O dobro da média só dá a velocidade final num trecho que começa do repouso, e em 10 s a composição já andava a 10 m/s.
Descontando essa velocidade inicial, v = 2 · 15 − 10 = 20 m/s, ou 72 km/h.

Questão 8 Ondas sonoras Difícil

Erupções vulcânicas explosivas produzem estrondos audíveis a dezenas de quilômetros. Ao se afastar da cratera, o som se espalha por superfícies cada vez maiores, e sua intensidade diminui. Na escala de decibéis, cada redução de 10 dB no nível sonoro corresponde a dividir a intensidade por 10. Em uma erupção, duas estações de monitoramento com relógios sincronizados registraram o mesmo estrondo. Na estação A, o nível sonoro foi de 120 dB. Na estação B, mais distante, o nível foi de 100 dB, e o registro ocorreu 90 s depois do registro em A. Considere que o som se espalha igualmente em todas as direções, sem perda de energia no caminho, com velocidade de 340 m/s no ar.

A distância entre a cratera e a estação B, em quilômetro, era de

Por que está errada

1,7 km junta dois erros: dividir 340 · 90 por 2, como num eco, e responder a distância até a estação A.
O som não vai e volta: os 30 600 m são o trecho a mais de A até B, e a distância até B é de 34 km.
Por que está errada

3,4 km é a distância da cratera até a estação A, um resultado intermediário.
A pergunta pede a estação B, que fica 10 vezes mais longe: 34 km.
Por que está errada

17 km é metade da resposta: aparece quando se divide 340 · 90 por 2, como se o som fosse e voltasse, num eco.
Aqui o som só vai: os 30 600 m inteiros são o trecho a mais entre A e B, o que leva a d_B = 34 km.
Por que está errada

30,6 km vem de 340 · 90 = 30 600 m, como se os 90 s fossem o tempo de viagem do som da cratera até B.
Mas os 90 s são o atraso de B em relação a A: correspondem só ao trecho a mais, d_B − d_A.
Quem usa intensidade proporcional a 1 ÷ d, e não a 1 ÷ d², chega a cerca de 30,9 km, perto deste valor, mas também errado.
Por que está certa

Em B, o nível é 20 dB menor: são duas divisões por 10, e a intensidade fica 100 vezes menor.
Como a intensidade é proporcional a 1 ÷ d², B está 10 vezes mais longe da cratera: d_B = 10 d_A.
O atraso de 90 s é o tempo que o som leva no trecho a mais: d_B − d_A = 340 · 90 = 30 600 m.
Assim, 9 d_A = 30 600 m, d_A = 3 400 m e d_B = 34 000 m, ou 34 km.

Questão 9 Energia Difícil

No freio regenerativo de ônibus elétricos e trens de metrô, o motor passa a funcionar como gerador: parte da energia mecânica do veículo é convertida em energia elétrica, que recarrega a bateria, e o restante é convertido em energia térmica. Para estudar esse processo, estudantes montaram, no laboratório da escola, um carrinho de 2,0 kg com um pequeno motor ligado a uma bateria. O carrinho chega ao alto de uma rampa a 3,0 m/s. Nesse instante, o freio é acionado, e o carrinho desce até parar no trecho horizontal ao fim da rampa, 15 cm abaixo do ponto de acionamento. Um sensor registrou a potência elétrica entregue à bateria, mostrada no gráfico. Considere g = 10 m/s².

Gráfico da potência elétrica P entregue à bateria, em watt, em função do tempo t, em segundo: P é zero até 0,5 s, salta para 3,6 W em 0,5 s, cai em linha reta até zero em 2,5 s e continua zero até 3,0 s.

A porcentagem da energia mecânica perdida pelo carrinho na frenagem que foi convertida em energia térmica é de

Por que está errada

20% junta dois erros: calcular a energia da bateria como um retângulo, 3,6 · 2,0 = 7,2 J, e esquecer a energia potencial.
Assim sobram 9,0 − 7,2 = 1,8 J de 9,0 J, ou 20%.
O certo é usar a área do triângulo, 3,6 J, e a perda total de 12 J, que inclui a energia potencial.
Por que está errada

30% é a parcela que foi para a bateria: 3,6 ÷ 12 = 0,30.
A pergunta pede a parcela que virou energia térmica, que é o restante: 70%.
Por que está errada

40% aparece quando se calcula a energia da bateria como 3,6 · 2,0 = 7,2 J, como se a potência ficasse em 3,6 W o tempo todo.
A potência cai em linha reta de 3,6 W até zero, então a energia é a área do triângulo, metade disso: 3,6 J.
Por que está errada

60% sai de contar só a energia cinética: (9,0 − 3,6) ÷ 9,0 = 0,60.
Mas o carrinho também desce 15 cm e perde 2,0 · 10 · 0,15 = 3,0 J de energia potencial, e a perda total é de 12 J.
Por que está certa

O carrinho perde 9,0 J de energia cinética (0,5 · 2,0 · 3,0²) e 3,0 J de energia potencial (2,0 · 10 · 0,15): 12 J ao todo.
A energia entregue à bateria é a área do triângulo sob o gráfico, de 0,5 s a 2,5 s: 2,0 · 3,6 ÷ 2 = 3,6 J.
O restante, 12 − 3,6 = 8,4 J, vira energia térmica: 8,4 ÷ 12 = 0,70, ou 70%.

Questão 10 Medidas Muito difícil

Um modo simples de descobrir vazamentos ocultos em casa é usar o hidrômetro, o medidor de consumo de água. Com todas as torneiras fechadas, o medidor deveria ficar parado; se ele avança, há água escapando em algum ponto da instalação. No hidrômetro representado, os algarismos indicam o volume em metros cúbicos inteiros, e o número lido em cada relógio deve ser multiplicado pelo fator escrito abaixo dele. Os ponteiros giram no sentido horário, e cada relógio é lido pelo último número que o ponteiro já alcançou.

Uma família, com a caixa-d'água cheia, manteve as torneiras fechadas e não usou água das 22 h às 6 h do dia seguinte. As leituras feitas nesses dois horários estão mostradas na figura.

Hidrômetro às 22 h: os algarismos marcam 00237 m³; no relógio × 0,1 m³, o ponteiro está entre o 9 e o 0, perto do 0, mas ainda antes dele; no relógio × 0,01 m³, o ponteiro está sobre o 6. Hidrômetro às 6 h: os algarismos marcam 00238 m³; no relógio × 0,1 m³, o ponteiro já passou do 0, a menos da metade do caminho até o 1; no relógio × 0,01 m³, o ponteiro está sobre o 4.

Mantida a mesma vazão do vazamento, qual é o volume de água, em metro cúbico, desperdiçado em 30 dias?

Por que está errada

2,4 m³ é o volume de uma noite, 0,08 m³, multiplicado por 30, como se o vazamento só acontecesse à noite.
O teste noturno serve só para medir a vazão, 0,01 m³ por hora; o vazamento continua as 24 h do dia, e em 720 h soma 7,2 m³.
Por que está certa

Às 22 h, o ponteiro do relógio × 0,1 m³ ainda não alcançou o 0, então vale 9: a leitura é 237 + 0,9 + 0,06 = 237,96 m³.
Às 6 h, a leitura é 238 + 0 + 0,04 = 238,04 m³.
Em 8 h escaparam 0,08 m³, ou 0,01 m³ por hora.
Como o vazamento não para, em 30 dias, ou 720 h, são 0,01 · 720 = 7,2 m³.
Por que está errada

57,6 m³ trata os 0,08 m³ como perda por hora e multiplica por 720 h.
Mas esse volume escapou em 8 h: por hora, são 0,08 ÷ 8 = 0,01 m³, e em 720 h, 7,2 m³.
Por que está errada

88,2 m³ vem de ler 0 no relógio × 0,1 m³ das 22 h, o número mais próximo do ponteiro, o que dá 237,06 m³.
A regra é ler o último número já alcançado, que ali é o 9; se o ponteiro já tivesse passado do 0, os algarismos mostrariam 238, e não 237.
Com a leitura certa, 237,96 m³, a perda é de só 0,08 m³ em 8 h.
Por que está errada

90,0 m³ usa só os algarismos, 237 e 238 m³, como se 1 m³ tivesse escapado em 8 h: (1 ÷ 8) · 720 = 90.
Os relógios mostram que a leitura passou de 237,96 m³ para 238,04 m³, ou seja, só 0,08 m³.

Simulado 2

Você é professor de Física?