Teoria e exercícios para o Enem

1. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física
Resumão – Energia
Resumo Teórico


A unidade de energia no SI é o joule (símbolo: J).

ENERGIA CINÉTICA: É a energia que um corpo possui
associada ao seu estado de movimento.
Conservativos  EM0  EM

SISTEMAS Dissipativos  E  E  E
M0
M
Dissipada


m V 2
EC 
2


E  Pot  t

A variação da energia cinética de um corpo entre dois
instantes é dada pelo trabalho da força resultante entre
os instantes considerados:
m 2
V  V02   T  EC
2

ENERGIA POTENCIAL: É a energia que um corpo possui
em virtude de sua posição, ou da posição relativa de
suas partes, em relação a um dado referencial.

Energia potencial gravitacional:
LEGENDA (SI):
EC  energia cinética [joule (J)]
m  massa [quilograma (kg)]
V  velocidade [m/s]
T  trabalho [joule (J)]
EP  energia potencial [joule (J)]
ΔEC  variação da energia cinética [joule (J)]
2
g  aceleração da gravidade [m/s ]
h  altura (desnível) [metro (m)]
k  constante elástica [newton/metro (N/m)]
x  deformação da mola [metro (m)]
Pot  potência [watt (W)]
Δt  intervalo de tempo [segundo (s)]
Teorema da energia cinética:
T
ENERGIA ELÉTRICA: A energia elétrica é calculada pelo
produto entre a potência (Pot) e o tempo.
EP  m  g  h
Exercícios


k  x2
Energia potencial elástica: EP 
2

CA 3 – Associar intervenções que resultam em
degradação ou conservação ambiental a processos
produtivos e sociais e a instrumentos ou ações
científico-tecnológicos.
H8 – Identificar etapas em processos de obtenção,
transformação, utilização ou reciclagem de recursos
naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando
processos biológicos, químicos ou físicos neles
envolvidos.
01. (ENEM) No processo de obtenção de eletricidade,
ocorrem várias transformações de energia. Considere
duas delas:
I. Cinética em elétrica
II. Potencial gravitacional em cinética

ENERGIA MECÂNICA: A energia mecânica de um corpo
é a soma de sua energia cinética com sua energia
potencial:
EM  EC  EP

Conservação da energia mecânica
Desprezadas as forças dissipavas, a energia mecânica
permanece constante.
Analisando o esquema, é possível identificar que elas
se encontram, respectivamente, entre:
a) I - a água no nível h e a turbina,
II - o gerador e a torre de distribuição.
b) I - a água no nível h e a turbina,
II - a turbina e o gerador.
c) I - a turbina e o gerador,
II - a turbina e o gerador.
d) I - a turbina e o gerador,
II - a água no nível h e a turbina.
e) I - o gerador e a torre de distribuição,
II - a água no nível h e a turbina.
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2. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física
Resumão – Energia
02. (ENEM) O diagrama abaixo representa a energia solar
que atinge a Terra e sua utilização na geração de
eletricidade.
A energia solar é responsável pela manutenção do ciclo
da água, pela movimentação do ar, e pelo ciclo do
carbono que ocorre através da fotossíntese dos
vegetais, da decomposição e da respiração dos seres
vivos, além da formação de combustíveis fósseis.
Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio
em uso cuja massa total seja de 10 kg (panelas, janelas,
latas etc.). O consumo de energia elétrica mensal dessa
residência é de 100 kWh. Sendo assim, na produção
desses objetos utilizou-se uma quantidade de energia
elétrica que poderia abastecer essa residência por um
período de
a) 1 mês.
b) 2 meses.
c) 3 meses.
d) 4 meses
e) 5 meses.
05. Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina
utilizada na geração de eletricidade.
De acordo com o diagrama, a humanidade aproveita, na
forma de energia elétrica, uma fração da energia
recebida como radiação solar, correspondente à:
a) 4 x 10–9
b) 2,5 x 10–6
c) 4 x 10–4
d) 2,5 x 10–3
e) 4 x 10–2
03. (Enem) De acordo com este diagrama, uma das
modalidades de produção de energia elétrica envolve
combustíveis fósseis. A modalidade de produção, o
combustível e a escala de tempo típica associada à
formação desse combustível são, respectivamente,
a) hidroelétricas – chuvas – um dia
b) hidroelétricas – aquecimento do solo – um mês
c) termoelétricas – petróleo – 200 anos
d) termoelétricas – aquecimento do solo – um milhão
de anos
e) termoelétricas – petróleo – 500 milhões de anos
04. (Enem) O alumínio se funde a 666 °C e é obtido à custa
de energia elétrica, por eletrólise — transformação
realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1000
°C.
A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi
da ordem de 550000 toneladas, tendo sido consumidos
cerca de 20 kWh de energia elétrica por quilograma do
metal. Nesse mesmo ano, estimou-se a produção de
resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por
metais ferrosos e não ferrosos em 3700 t/dia, das quais
1,5 % estima-se corresponder ao alumínio.
([Dados adaptados de] FIGUEIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo:
resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba:
UNIMEP, 1994)
Analisando o esquema, é possível identificar que se
trata de uma usina:
a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a
temperatura da turbina.
b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia
cinética da água.
c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas
ocorre aquecimento.
d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento
da água.
e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das
moléculas de água.
06. As usinas nucleares funcionam a partir da grande
quantidade de calor liberada pelas reações nucleares. O
calor é absorvido por um circuito de água primário, do
tipo ciclo fechado. Esse circuito fica em contato com
outro, o circuito secundário, que, por sua vez, produz
vapor de água a alta pressão, para fazer girar uma
turbina capaz de acionar um gerador elétrico, conforme
mostra, esquematicamente, a figura a seguir.
Com base nas informações anteriores, a sequência
correta das principais formas de energia envolvidas
nesse processo é:
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3. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física
Resumão – Energia
a) energia nuclear, energia mecânica, energia
potencial e energia elétrica.
b) energia nuclear, energia mecânica, energia térmica
e energia elétrica.
c) energia térmica, energia potencial, energia
mecânica e energia elétrica.
d) energia nuclear, energia térmica, energia mecânica
e energia elétrica.
e) energia térmica, energia nuclear, energia mecânica
e energia elétrica.
07. (FGV 2011-Adaptada) Em festas de aniversário, um
dispositivo bastante simples arremessa confetes. A
engenhoca é constituída essencialmente por um tubo
de papelão e uma mola helicoidal comprimida. No
interior do tubo estão acondicionados os confetes. Uma
pequena torção na base plástica do tubo destrava a
mola que, em seu processo de relaxamento, empurra,
por 20 cm, os confetes para fora do dispositivo.
08. (Enem) A eficiência de um processo de conversão de
energia, definida como sendo a razão entre a
quantidade de energia ou trabalho útil e a quantidade
de energia que entra no processo, é sempre menor que
100% devido a limitações impostas por leis físicas.
A tabela a seguir, mostra a eficiência global de vários
processos de conversão.
Tabela
Eficiência de alguns sistemas de conversão de energia
Sistema
Geradores elétricos
Motor elétrico
Fornalha a gás
Termelétrica a carvão
Usina nuclear
Lâmpada fluorescente
Lâmpada incandescente
Célula solar
Eficiência
70 – 99 %
50 – 95 %
70 – 95 %
30 – 40 %
30 – 35 %
20 %
5%
5 – 28 %
HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo:
Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado).
Ao serem lançados com o tubo na posição vertical, os
confetes atingem no máximo 4 metros de altura, 20 %
do que conseguiriam se não houvesse a resistência do
ar.
Durante o arremesso dos confetes observa-se na
sequência as principais transformações de energia:
a) potencial elástica – cinética – potencial
gravitacional
b) cinética – potencial gravitacional – potencial
elástica
c) potencial gravitacional – cinética – potencial
elástica
d) potencial gravitacional – potencial elástica cinética
e) potencial elástica – potencial gravitacional cinética


CA 5 – Entender métodos e processos próprios das
ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos.
H19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos
das ciências naturais que contribuam para diagnosticar
ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou
ambiental.
Se essas limitações não existissem, os sistemas
mostrados na tabela, que mais se beneficiariam de
investimentos em pesquisa para terem suas eficiências
aumentadas, seriam aqueles que envolvem as
transformações de energia:
a) mecânica em energia elétrica.
b) nuclear em energia elétrica.
c) química em energia elétrica.
d) química em energia térmica.
e) radiante em energia elétrica
09. (Enem) Há estudos que apontam razões econômicas e
ambientais para que o gás natural possa vir a tornar-se,
ao longo deste século, a principal fonte de energia em
lugar do petróleo. Justifica-se essa previsão, entre
outros motivos, porque o gás natural:
a) além de muito abundante na natureza é um
combustível renovável.
b) tem novas jazidas sendo exploradas e é menos
poluente que o petróleo.
c) vem sendo produzido com sucesso a partir do
carvão mineral.
d) pode ser renovado em escala de tempo muito
inferior à do petróleo.
e) não produz CO2 em sua queima, impedindo o efeito
estufa.
10. (Enem) Entre outubro e fevereiro, a cada ano, em
alguns estados das regiões Sul, Sudeste e Centro- Oeste,
os relógios permanecem adiantados em uma hora,
passando a vigorar o chamado horário de verão. Essa
medida, que se repete todos os anos, visa:
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4. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física
Resumão – Energia
a)
promover a economia de energia, permitindo um
melhor aproveitamento do período de iluminação
natural do dia, que é maior nessa época do ano.
b) diminuir o consumo de energia em todas as horas
do dia, propiciando uma melhor distribuição da
demanda entre o período da manhã e da tarde.
c) adequar o sistema de abastecimento das barragens
hidrelétricas ao regime de chuvas, abundantes
nessa época do ano nas regiões que adotam esse
horário.
d) incentivar o turismo, permitindo um melhor
aproveitamento do período da tarde, horário em
que os bares e restaurantes são mais frequentados.
e) responder a uma exigência das indústrias,
possibilitando que elas realizem um melhor
escalonamento das férias de seus funcionários.
QUESTÕES COMENTADAS
Solução da Questão 01:
A energia se transforma de cinética em elétrica entre a
turbina e o gerador.
A energia se transforma de potencial gravitacional em
cinética entre o nível h e a turbina.
Resposta: D
Solução da Questão 02:
Psol = 200 bilhões de MW = 2 × 1017 W
Peletricidade = 500.000 MW = 5 × 1011 W
Peletricidade 5  1011
P

 eletricidade  2,5  106
17
PSol
2  10
PSol
Solução da Questão 05:
O esquema mostrado é de uma usina hidrelétrica,
convertendo energia cinética da água em energia
elétrica.
Resposta: D
Solução da Questão 06:
No reator, devido às reações, tem-se a energia nuclear.
A água recebe à energia térmica proveniente das
reações produzindo o vapor d´água. A alta pressão do
vapor faz girar a turbina (energia mecânica) que aciona
o gerador elétrico produzindo assim energia elétrica.
Resposta: D
Solução da Questão 07:
O dispositivo da figura transforma energia potencial
elástica em energia cinética, que é transformada em
energia potencial gravitacional. Parte da energia
potencial inicial é dissipada devido à resistência do ar.
Resposta: E
Solução da Questão 08:
Por meio das alternativas percebe-se que o teste
salienta os processos de obtenção de energia elétrica.
Dentre os processos apresentados, aquele de menor
rendimento é o de conversão da energia solar em
energia elétrica.
Tendo em vista a enorme disponibilidade de energia
solar, seria razoável que os investimentos se
concentrassem na melhoria da eficiência desse tipo de
conversão.
Resposta: E
Resposta: B
Solução da Questão 09:
Solução da Questão 03:
Nas usinas termoelétricas, é comum o uso do petróleo,
combustível fóssil cujo período de formação é
elevadíssimo (milhões de anos).
Resposta: E
Solução da Questão 04:
O enunciado cita que são necessários 20 kWh de
energia elétrica para se produzir 1kg de alumínio.
Assim, para a produção de 10 kg do metal, serão
consumidos 200 kWh. Como o consumo mensal de
energia elétrica da residência é 100 kWh, o total
consumido para a produção dos 10kg de alumínio
corresponde a 2 meses de energia elétrica.
Resposta: B
Gás natural e petróleo foram produzidos juntos, a
milhões de anos, e não são renováveis. Ele tem se
tornado mais importante porque antes já foi
simplesmente jogado fora. Hoje novas jazidas são
descobertas e os ecologistas têm apoiado seu uso
porque polui menos e é mais barato.
Resposta: B
Solução da Questão 10:
É intensamente divulgado e discutido todo santo ano
na imprensa a questão do horário de verão: ele é feito
para economizar energia, aproveitando as horas de luz
solar e evitando iluminação elétrica.
Resposta: A
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