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ENEM 2023 | 1ª Aplicação

17 questões oficiais de Física (2º Dia — Ciências da Natureza, questões 91 a 135), com gabarito oficial e resolução comentada, resolvidas de forma independente pelo Método TEF.

Caderno 5 · Cor da prova: Amarela
Q91
Ondulatória — Acústica (Amplitude e Atenuação do Som)

Na tirinha de Mauricio de Sousa, os personagens Cebolinha e Cascão fazem uma brincadeira utilizando duas latas e um barbante. Ao perceberem que o som pode ser transmitido através do barbante, resolvem alterar o comprimento do barbante para ficar cada vez mais extenso. As demais condições permaneceram inalteradas durante a brincadeira.

Tirinha: Cebolinha fala em lata conectada por barbante a outra lata segurada por Cascão

SOUSA, M. Disponível em: www.monica.com.br. Acesso em: 2 out. 2012 (adaptado).

Na prática, à medida que se aumenta o comprimento do barbante, ocorre a redução de qual característica da onda sonora?

A)Altura.
B)Período.
C)Amplitude.
D)Velocidade.
E)Comprimento de onda.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

C
Resolução independente · Método TEF

A altura (relacionada à frequência da voz), o período, o comprimento de onda e a velocidade de propagação do som no barbante são características que dependem da fonte sonora (a voz de quem fala) e do meio de propagação (material e tensão do barbante) — nenhuma delas muda simplesmente por o barbante ficar mais comprido.

O que de fato diminui com o aumento da distância percorrida pela onda é a amplitude de vibração: à medida que a onda mecânica se propaga por um barbante mais longo, parte da energia se dissipa (por atrito interno e perdas ao longo do percurso), reduzindo a amplitude de vibração que chega à lata receptora — e, com ela, a intensidade (volume) do som percebido.

Q92
Óptica/Ondulatória — Difração (Armazenamento Óptico)

Informações digitais — dados — são gravadas em discos ópticos, como CD e DVD, na forma de cavidades microscópicas. A gravação e a leitura óptica dessas informações são realizadas por um laser (fonte de luz monocromática). Quanto menores as dimensões dessas cavidades, mais dados são armazenados na mesma área do disco. O fator limitante para a leitura de dados é o espalhamento da luz pelo efeito de difração, fenômeno que ocorre quando a luz atravessa um obstáculo com dimensões da ordem de seu comprimento de onda. Essa limitação motivou o desenvolvimento de lasers com emissão em menores comprimentos de onda, possibilitando armazenar e ler dados em cavidades cada vez menores.

Em qual região espectral se situa o comprimento de onda do laser que otimiza o armazenamento e a leitura de dados em discos de uma mesma área?

A)Violeta.
B)Azul.
C)Verde.
D)Vermelho.
E)Infravermelho.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

A
Resolução independente · Método TEF

O efeito de difração é tanto mais acentuado quanto maior for o comprimento de onda da luz em relação às dimensões do obstáculo (nesse caso, as cavidades do disco). Para minimizar a difração e permitir a leitura de cavidades cada vez menores (aumentando a densidade de dados armazenados), é necessário utilizar um laser com o menor comprimento de onda possível.

Dentre as regiões espectrais listadas — violeta, azul, verde, vermelho e infravermelho —, a luz violeta é a que possui o menor comprimento de onda (por volta de 400 nm), sendo, portanto, a mais adequada para otimizar o armazenamento e a leitura de dados em uma mesma área do disco (esse é, inclusive, o princípio por trás da tecnologia Blu-ray, que usa laser azul-violeta).

Q93
Ondulatória — Intensidade de Ondas Eletromagnéticas

O bluetooth é uma tecnologia de comunicação sem fio, de curto alcance, presente em diferentes dispositivos eletrônicos de consumo. Ela permite que aparelhos eletrônicos diferentes se conectem e troquem dados entre si. No padrão bluetooth, denominado de Classe 2, as antenas transmitem sinais de potência igual a 2,4 mW e possibilitam conectar dois dispositivos distanciados até 10 m. Considere que essas antenas se comportam como fontes puntiformes que emitem ondas eletromagnéticas esféricas e que a intensidade do sinal é calculada pela potência por unidade de área. Considere 3 como valor aproximado para $\pi$.

Para que o sinal de bluetooth seja detectado pelas antenas, o valor mínimo da sua intensidade, em $\dfrac{W}{m^2}$, é mais próximo de

A)$2,0\times10^{-6}$.
B)$2,0\times10^{-5}$.
C)$2,4\times10^{-5}$.
D)$2,4\times10^{-3}$.
E)$2,4\times10^{-1}$.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

A
Resolução independente · Método TEF

Como a antena emite ondas eletromagnéticas esféricas, a potência se espalha uniformemente pela superfície de uma esfera de raio igual à distância à fonte, $A=4\pi r^2$. A intensidade mínima detectável corresponde à distância máxima de alcance, $r=10\,\text{m}$.

$I=\dfrac{P}{4\pi r^2}=\dfrac{2,4\times10^{-3}}{4\times3\times10^2}=\dfrac{2,4\times10^{-3}}{1\,200}=2,0\times10^{-6}\,\text{W/m}^2$.

Q95
Termologia — Calor Sensível e Calor Latente

Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.

No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente

A)somente do calor latente de vaporização.
B)somente do calor latente de condensação.
C)do calor sensível e do calor latente de vaporização.
D)do calor sensível e do calor latente de condensação.
E)do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

D
Resolução independente · Método TEF

O vapor de água entra no tacho a $120\,^\circ\text{C}$ e sai (já como líquido) em equilíbrio a $100\,^\circ\text{C}$. Isso significa que o vapor primeiro se resfria de $120\,^\circ\text{C}$ até $100\,^\circ\text{C}$ (ainda como vapor, liberando calor sensível, associado à variação de temperatura sem mudança de fase) e, em seguida, condensa-se completamente a $100\,^\circ\text{C}$ (liberando calor latente de condensação, associado à mudança de fase vapor→líquido, sem variação de temperatura).

É essa energia — soma do calor sensível (resfriamento do vapor) com o calor latente de condensação — que atravessa a parede do tacho e é usada para evaporar parte da água do doce de leite no interior do recipiente, concentrando o produto.

Q97
Termodinâmica — Lei dos Gases Ideais

De acordo com a Constituição Federal, é competência dos municípios o gerenciamento dos serviços de limpeza e coleta dos resíduos urbanos (lixo). No entanto, há relatos de que parte desse lixo acaba sendo incinerado, liberando substâncias tóxicas para o ambiente e causando acidentes por explosões, principalmente quando ocorre a incineração de frascos de aerossóis (por exemplo: desodorantes, inseticidas e repelentes). A temperatura elevada provoca a vaporização de todo o conteúdo dentro desse tipo de frasco, aumentando a pressão em seu interior até culminar na explosão da embalagem.

ZVEIBIL, V. Z. et al. Cartilha de limpeza urbana. Disponível em: www.ibam.org.br. Acesso em: 6 jul. 2015 (adaptado).

Suponha um frasco metálico de um aerossol de capacidade igual a 100 mL, contendo 0,1 mol de produtos gasosos à temperatura de 650 °C, no momento da explosão.

Considere: $R=0,082\,\dfrac{\text{L}\cdot\text{atm}}{\text{mol}\cdot\text{K}}$

A pressão, em atm, dentro do frasco, no momento da explosão, é mais próxima de

A)756.
B)533.
C)76.
D)53.
E)13.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

C
Resolução independente · Método TEF

Tratando o conteúdo do frasco como um gás ideal, aplica-se a equação de Clapeyron: $PV=nRT$, isolando a pressão: $P=\dfrac{nRT}{V}$.

Convertendo as unidades: $V=100\,\text{mL}=0,1\,\text{L}$; $T=650\,^\circ\text{C}=650+273=923\,\text{K}$.

$P=\dfrac{0,1\times0,082\times923}{0,1}=0,082\times923\approx75,7\,\text{atm}\approx76\,\text{atm}$.

Q98
Eletrodinâmica — Circuitos Mistos

O circuito com três lâmpadas incandescentes idênticas, representado na figura, consiste em uma associação mista de resistores. Cada lâmpada ($L_1$, $L_2$ e $L_3$) é associada, em paralelo, a um resistor de resistência $R$, formando um conjunto. Esses conjuntos são associados de forma que todas as lâmpadas tenham o mesmo brilho quando ligadas à fonte de energia. Após vários dias em uso, apenas a lâmpada $L_2$ queima, enquanto as demais permanecem acesas.

Circuito misto com lâmpadas L1, L2, L3 e resistores R em associação série-paralelo

Em relação à situação em que todas as lâmpadas funcionam, após a queima de $L_2$, os brilhos das lâmpadas serão

A)os mesmos.
B)mais intensos.
C)menos intensos.
D)menos intenso para $L_1$ e o mesmo para $L_3$.
E)mais intenso para $L_1$ e menos intenso para $L_3$.

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D
Resolução independente · Método TEF

Antes da queima, cada conjunto lâmpada+resistor em paralelo tem uma resistência equivalente menor que $R$ isoladamente (já que a associação em paralelo sempre reduz a resistência total daquele trecho). Quando $L_2$ queima (abre o circuito naquele ramo), a lâmpada deixa de conduzir corrente, e o conjunto onde ela está passa a ter resistência igual a $R$ (apenas o resistor, sem o caminho alternativo da lâmpada) — ou seja, a resistência daquele trecho aumenta.

Pela disposição mista do circuito, o trecho onde estava $L_2$ está eletricamente em série com o ramo de $L_1$ (mas não com o de $L_3$, que permanece em um ramo estruturalmide independente). Com o aumento de resistência nesse trecho, a corrente que passa por $L_1$ diminui, reduzindo seu brilho, enquanto o ramo de $L_3$ não é afetado por essa mudança, mantendo o mesmo brilho de antes.

Logo, o brilho fica menos intenso para $L_1$ e o mesmo para $L_3$.

Q101
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética

O fogão por indução funciona a partir do surgimento de uma corrente elétrica induzida no fundo da panela, com consequente transformação de energia elétrica em calor por efeito Joule. A principal vantagem desses fogões é a eficiência energética, que é substancialmente maior que a dos fogões convencionais.

A corrente elétrica mencionada é induzida por

A)radiação.
B)condução.
C)campo elétrico variável.
D)campo magnético variável.
E)ressonância eletromagnética.

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D
Resolução independente · Método TEF

O fogão de indução possui, sob o vidro cerâmico, uma bobina percorrida por corrente alternada, que gera um campo magnético variável no tempo. Pela Lei de Faraday, esse campo variável induz uma força eletromotriz (e, consequentemente, uma corrente elétrica induzida — as chamadas correntes parasitas ou de Foucault) no material condutor da base da panela.

Essa corrente induzida, ao circular por um condutor que possui resistência elétrica, dissipa energia na forma de calor por efeito Joule diretamente na própria panela, o que explica a alta eficiência energética desse tipo de fogão.

Q102
Estática — Sistemas de Polias (Máquinas Simples)

Uma academia decide trocar gradualmente seus aparelhos de musculação. Agora, os frequentadores que utilizam os aparelhos do tipo 1 podem também utilizar os aparelhos do tipo 2, representados na figura, para elevar cargas correspondentes às massas $M_1$ e $M_2$, com velocidade constante. A fim de que o exercício seja realizado com a mesma força $F$, os usuários devem ser orientados a respeito da relação entre cargas nos dois tipos de aparelhos, já que as polias fixas apenas mudam a direção das forças, enquanto a polia móvel divide as forças.

Em ambos os aparelhos, considere as cordas inextensíveis, as massas das polias e das cordas desprezíveis e que não há dissipação de energia.

Dois aparelhos de polias sustentando massas M1 e M2, com força F aplicada em cada

Para essa academia, qual deve ser a razão $\dfrac{M_2}{M_1}$ informada aos usuários?

A)$\dfrac{1}{4}$
B)$\dfrac{1}{2}$
C)1
D)2
E)4

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D
Resolução independente · Método TEF

Em um sistema de polias, cada polia móvel adicional divide a força necessária para sustentar a carga por 2 (dobrando a vantagem mecânica), enquanto polias fixas apenas redirecionam a força sem alterar sua intensidade.

No aparelho do tipo 1, com uma polia móvel, a força necessária para sustentar $M_1$ com velocidade constante é $F=\dfrac{M_1g}{2}$, ou seja, $M_1=\dfrac{2F}{g}$.

No aparelho do tipo 2, a configuração com mais polias móveis dobra a vantagem mecânica em relação ao tipo 1, de modo que $F=\dfrac{M_2g}{4}$, ou seja, $M_2=\dfrac{4F}{g}$.

A razão entre as massas é, portanto, $\dfrac{M_2}{M_1}=\dfrac{4F/g}{2F/g}=2$.

Q106
Cinemática — Lançamento Vertical (Velocidade e Aceleração)

Um professor lança uma esfera verticalmente para cima, a qual retorna, depois de alguns segundos, ao ponto de lançamento. Em seguida, lista em um quadro todas as possibilidades para as grandezas cinemáticas.

Grandeza cinemáticaMóduloSentido
Velocidade$v\neq0$Para cima
Para baixo
$v=0$Indefinido*
Aceleração$a\neq0$Para cima
Para baixo
$a=0$Indefinido*

*Grandezas com módulo nulo não têm sentido definido.

Ele solicita aos alunos que analisem as grandezas cinemáticas no instante em que a esfera atinge a altura máxima, escolhendo uma combinação para os módulos e sentidos da velocidade e da aceleração.

A escolha que corresponde à combinação correta é

A)$v=0$ e $a\neq0$ para cima.
B)$v\neq0$ para cima e $a=0$.
C)$v=0$ e $a\neq0$ para baixo.
D)$v\neq0$ para cima e $a\neq0$ para cima.
E)$v\neq0$ para baixo e $a\neq0$ para baixo.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

C
Resolução independente · Método TEF

No ponto mais alto da trajetória, a esfera está momentaneamente em repouso: sua velocidade se anula ($v=0$), pois é o instante de transição entre o movimento de subida (velocidade para cima) e o de descida (velocidade para baixo).

No entanto, a aceleração da gravidade continua atuando sobre a esfera durante todo o trajeto, inclusive nesse instante — ela nunca se anula em um lançamento vertical sob a ação exclusiva da gravidade. Essa aceleração aponta sempre para baixo (em direção ao centro da Terra), com módulo constante $g$.

Logo, no ponto de altura máxima: $v=0$ e $a\neq0$, apontando para baixo.

Q114
Ondulatória — Velocidade do Som e Reflexão de Ondas

O petróleo é uma matéria-prima muito valiosa e métodos geofísicos são úteis na sua prospecção. É possível identificar a composição de materiais estratificados medindo-se a velocidade de propagação do som (onda mecânica) através deles. Considere que uma camada de 450 m de um líquido se encontra presa no subsolo entre duas camadas rochosas, conforme o esquema. Um pulso acústico (que gera uma vibração mecânica) é emitido a partir da superfície do solo, onde são posteriormente recebidas duas vibrações refletidas (ecos). A primeira corresponde à reflexão do pulso na interface superior do líquido com a camada rochosa. A segunda vibração deve-se à reflexão do pulso na interface inferior. O tempo entre a emissão do pulso e a chegada do primeiro eco é de 0,5 s. O segundo eco chega 1,1 s após a emissão do pulso.

Esquema em corte do subsolo com camadas de rocha e líquido, espessura de 450 m

A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é

A)270.
B)540.
C)818.
D)1 500.
E)1 800.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

D
Resolução independente · Método TEF

O primeiro eco (em $0,5\,\text{s}$) corresponde à reflexão na interface superior do líquido — ainda dentro da camada de rocha superior — e não fornece diretamente a velocidade do som no líquido.

O intervalo de tempo entre o primeiro e o segundo eco, $\Delta t=1,1-0,5=0,6\,\text{s}$, corresponde exatamente ao tempo adicional que o pulso leva para atravessar a camada líquida (descendo até a interface inferior) e retornar (subindo de volta até a interface superior) — ou seja, um percurso de ida e volta pela camada líquida.

A distância total percorrida nesse intervalo é o dobro da espessura da camada líquida: $d=2\times450=900\,\text{m}$.

A velocidade do som no líquido é, portanto, $v=\dfrac{d}{\Delta t}=\dfrac{900}{0,6}=1\,500\,\text{m/s}$.

Q115
Ondulatória — Interferência e Ressonância de Frequência

É comum em viagens de avião sermos solicitados a desligar aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas, como celulares. A justificativa dada para esse procedimento é, entre outras coisas, a necessidade de eliminar fontes de sinais eletromagnéticos que possam interferir nas comunicações, via rádio, dos pilotos com a torre de controle.

Essa interferência poderá ocorrer somente se as ondas emitidas pelo celular e as recebidas pelo rádio do avião

A)forem ambas audíveis.
B)tiverem a mesma potência.
C)tiverem a mesma frequência.
D)tiverem a mesma intensidade.
E)propagarem-se com velocidades diferentes.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

C
Resolução independente · Método TEF

Ondas eletromagnéticas de rádio não são audíveis por si mesmas (o som só é gerado depois de o receptor demodular o sinal), o que já descarta a alternativa A. Potência e intensidade influenciam apenas a "força" do sinal, mas não são condição necessária para que ocorra interferência — sinais fracos também podem interferir se estiverem na frequência certa. A velocidade de propagação de ondas eletromagnéticas no ar é sempre a mesma (próxima à velocidade da luz), então não há como elas se propagarem "com velocidades diferentes" nesse contexto.

Para que ocorra interferência (indesejada) entre o sinal do celular e o canal de comunicação rádio dos pilotos, é necessário que as ondas do celular estejam na mesma faixa de frequência utilizada pelo sistema de comunicação do avião — só assim o receptor de rádio "capta" o sinal do celular como ruído sobreposto ao sinal desejado.

Q117
Termologia — Condutividade Térmica

Uma cafeteria adotou copos fabricados a partir de uma composição de 50% de plástico reciclado não biodegradável e 50% de casca de café. O copo é reutilizável e retornável, pois o material, semelhante a uma cerâmica, suporta a lavagem. Embora ele seja comercializado por um preço considerado alto quando comparado ao de um copo de plástico descartável, essa cafeteria possibilita aos clientes retornarem o copo sujo e levarem o café quente servido em outro copo já limpo e higienizado. O material desse copo oferece também o conforto de não esquentar na parte externa.

Cafeteria adota copo reutilizável feito com casca de café. Disponível em: www.gazetadopovo.com.br. Acesso em: 5 dez. 2019 (adaptado).

Quais duas vantagens esse copo apresenta em comparação ao copo descartável?

A)Ter a durabilidade de uma cerâmica e ser totalmente biodegradável.
B)Ser tão durável quanto uma cerâmica e ter alta condutividade térmica.
C)Ser um mau condutor térmico e aumentar o resíduo biodegradável na natureza.
D)Ter baixa condutividade térmica e reduzir o resíduo não biodegradável na natureza.
E)Ter alta condutividade térmica e possibilitar a degradação do material no meio ambiente.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

D
Resolução independente · Método TEF

O enunciado destaca duas propriedades do novo copo: (1) ele "não esquenta na parte externa", o que indica que o material conduz mal o calor do café quente até a superfície externa — ou seja, tem baixa condutividade térmica; (2) ele é parcialmente composto por casca de café (material orgânico, biodegradável), o que reduz a quantidade de resíduo não biodegradável gerado, em comparação a um copo 100% plástico descartável (não biodegradável).

Vale notar que o copo não é totalmente biodegradável (ainda contém 50% de plástico reciclado não biodegradável), o que descarta a alternativa A. As demais alternativas atribuem incorretamente alta condutividade térmica ao material, contrariando o enunciado.

Q119
Termodinâmica — Lei dos Gases Ideais (Transformação Isocórica)

O manual de um automóvel alerta sobre os cuidados em relação à pressão do ar no interior dos pneus. Recomenda-se que a pressão seja verificada com os pneus frios (à temperatura ambiente). Um motorista, desatento a essa informação, realizou uma viagem longa sobre o asfalto quente e, em seguida, verificou que a pressão $P_0$ no interior dos pneus não era a recomendada pelo fabricante. Na ocasião, a temperatura dos pneus era $T_0$. Após um longo período em repouso, os pneus do carro atingiram a temperatura ambiente $T$. Durante o resfriamento, não há alteração no volume dos pneus e na quantidade de ar no seu interior. Considere o ar dos pneus um gás perfeito (também denominado gás ideal).

Durante o processo de resfriamento, os valores de pressão em relação à temperatura ($P\times T$) são representados pelo gráfico:

A)
Gráfico P x T alternativa A
B)
Gráfico P x T alternativa B
C)
Gráfico P x T alternativa C
D)
Gráfico P x T alternativa D
E)
Gráfico P x T alternativa E

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

E
Resolução independente · Método TEF

Como o volume dos pneus e a quantidade de ar (número de mols) permanecem constantes durante o resfriamento, trata-se de uma transformação isocórica (a volume constante). Pela equação geral dos gases ideais, $PV=nRT\Rightarrow P=\left(\dfrac{nR}{V}\right)T$, ou seja, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta, com $V$, $n$ e $R$ constantes.

Essa relação de proporcionalidade direta é representada, no gráfico $P\times T$, por uma reta que passa pela origem (quando $T=0\,\text{K}$, $P=0$). À medida que o pneu esfria (a temperatura diminui de $T_0$ para $T$), a pressão diminui na mesma proporção, seguindo essa mesma reta.

O gráfico que representa corretamente essa relação linear direta, com o processo evoluindo de $(T_0,P_0)$ para um ponto de menor pressão em $T$, é o da alternativa E.

Q125
Física Nuclear — Características da Energia Nuclear

A utilização de tecnologia nuclear é um tema bastante controverso, por causa do risco de acidentes graves, como aqueles ocorridos em Chernobyl (1986), em Goiânia (1987) e em Fukushima (2011). Apesar de muitas desvantagens, como a geração de resíduos tóxicos, a descontaminação ambiental dispendiosa em caso de acidentes e a utilização em armas nucleares, a geração de energia nuclear apresenta vantagens em comparação a outras fontes de energia.

A geração dessa energia tem como característica:

A)Formar resíduos facilmente recicláveis.
B)Promover o aumento do desmatamento.
C)Contribuir para a produção de chuva ácida.
D)Emitir gases tóxicos que são lançados no ambiente.
E)Produzir calor sem consumo de combustíveis fósseis.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

E
Resolução independente · Método TEF

A energia nuclear é obtida pela fissão de núcleos pesados (como o urânio-235), um processo que libera grande quantidade de energia térmica sem envolver a queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo ou gás natural). Por isso, diferentemente das usinas termelétricas convencionais, as usinas nucleares não emitem gases de efeito estufa ou poluentes associados à combustão (como os que causam chuva ácida), nem dependem do desmatamento para obtenção de matéria-prima.

Seus resíduos radioativos, ao contrário do que sugere a alternativa A, não são "facilmente recicláveis" — pelo contrário, exigem armazenamento especial de longuíssimo prazo. A característica correta e amplamente reconhecida da energia nuclear é justamente produzir grandes quantidades de calor (posteriormente convertido em eletricidade) sem consumir combustíveis fósseis.

Q130
Dinâmica — Tensão em Cordas e Atrito Estático

Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa $M=200\,\text{kg}$ na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a $3\,\text{m/s}^2$, e quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a $5\,\text{m/s}^2$. Em ambas as situações, a carga se encontra na iminência de movimento, e o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2. Considere a aceleração da gravidade igual a $10\,\text{m/s}^2$, as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais.

Caminhão em perfil com caixa de massa M presa por cordas 1 e 2, velocidade v

Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão

A)aceleração: $T_1=0$ e $T_2=200$; frenagem: $T_1=600$ e $T_2=0$.
B)aceleração: $T_1=0$ e $T_2=200$; frenagem: $T_1=1\,400$ e $T_2=0$.
C)aceleração: $T_1=0$ e $T_2=600$; frenagem: $T_1=600$ e $T_2=0$.
D)aceleração: $T_1=560$ e $T_2=0$; frenagem: $T_1=0$ e $T_2=960$.
E)aceleração: $T_1=640$ e $T_2=0$; frenagem: $T_1=0$ e $T_2=1\,040$.

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

A
Resolução independente · Método TEF

A força de atrito estático máxima disponível entre a caixa e a carroceria é $f_{máx}=\mu_s N=\mu_s Mg=0,2\times200\times10=400\,\text{N}$.

Aceleração (partida, $a=3\,\text{m/s}^2$): a força resultante necessária para acelerar a caixa junto com o caminhão é $F=Ma=200\times3=600\,\text{N}$. Como a caixa tende a "ficar para trás" (inércia) em relação ao caminhão que acelera, o atrito atua para a frente, ajudando a acelerá-la, no seu valor máximo, $400\,\text{N}$. A corda que impede o deslizamento para trás (corda 2) fornece o restante: $T_2=600-400=200\,\text{N}$, enquanto a corda 1 (que só atuaria se a caixa tendesse a deslizar para frente) fica com tensão nula, $T_1=0$.

Frenagem brusca ($a=5\,\text{m/s}^2$, desaceleração): a força resultante necessária é $F=Ma=200\times5=1\,000\,\text{N}$. Agora a caixa tende a deslizar para a frente (inércia), e o atrito (no seu valor máximo, $400\,\text{N}$) atua para trás, ajudando a desacelerá-la. A corda que impede o deslizamento para frente (corda 1) fornece o restante: $T_1=1\,000-400=600\,\text{N}$, com $T_2=0$.

Logo: aceleração — $T_1=0$ e $T_2=200\,\text{N}$; frenagem — $T_1=600\,\text{N}$ e $T_2=0$.

Q133
Física Moderna — Radiação Ionizante (Dose de Radiação)

Os raios cósmicos são fontes de radiação ionizante potencialmente perigosas para o organismo humano. Para quantificar a dose de radiação recebida, utiliza-se o sievert (Sv), definido como a unidade de energia recebida por unidade de massa. A exposição à radiação proveniente de raios cósmicos aumenta com a altitude, o que pode representar um problema para as tripulações de aeronaves. Recentemente, foram realizadas medições acuradas das doses de radiação ionizante para voos entre Rio de Janeiro e Roma. Os resultados têm indicado que a dose média de radiação recebida na fase de cruzeiro (que geralmente representa 80% do tempo total de voo) desse trecho intercontinental é 2 µSv/h. As normas internacionais da aviação civil limitam em 1.000 horas por ano o tempo de trabalho para as tripulações que atuem em voos intercontinentais. Considere que a dose de radiação ionizante para uma radiografia torácica é estimada em 0,2 mSv.

RUAS, A. C. O tripulante de aeronaves e a radiação ionizante. São Paulo: Editora do Autor, 2019 (adaptado).

A quantas radiografias torácicas corresponde a dose de radiação ionizante à qual um tripulante que atue no trecho Rio de Janeiro–Roma é exposto ao longo de um ano?

A)8
B)10
C)80
D)100
E)1 000

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

A
Resolução independente · Método TEF

Do total de $1\,000$ horas de trabalho anual permitidas, a fase de cruzeiro (onde ocorre a maior exposição à radiação cósmica) representa $80\%$: $1\,000\times0,8=800\,\text{horas}$.

A dose total de radiação recebida nessas $800$ horas, à taxa de $2\,\mu\text{Sv/h}$, é $D=800\times2=1\,600\,\mu\text{Sv}=1,6\,\text{mSv}$ (convertendo $1\,\text{mSv}=1\,000\,\mu\text{Sv}$).

Como cada radiografia torácica equivale a $0,2\,\text{mSv}$, o número de radiografias equivalentes é $\dfrac{1,6}{0,2}=8$.

Q135
Cinemática — Movimento Uniforme

Uma concessionária é responsável por um trecho de 480 quilômetros de uma rodovia. Nesse trecho, foram construídas 10 praças de pedágio, onde funcionários recebem os pagamentos nas cabines de cobrança. Também existe o serviço automático, em que os veículos providos de um dispositivo passam por uma cancela, que se abre automaticamente, evitando filas e diminuindo o tempo de viagem. Segundo a concessionária, o tempo médio para efetuar a passagem em uma cabine é de 3 minutos, e as velocidades máximas permitidas na rodovia são 100 km/h, para veículos leves, e 80 km/h, para veículos de grande porte.

Considere um carro e um caminhão viajando, ambos com velocidades constantes e iguais às máximas permitidas, e que somente o caminhão tenha o serviço automático de cobrança.

Comparado ao caminhão, quantos minutos a menos o carro leva para percorrer toda a rodovia?

A)30
B)42
C)72
D)288
E)360

Gabarito oficial ENEM 2023 — 1ª Aplicação (Caderno 5 · Amarelo)

B
Resolução independente · Método TEF

Carro (100 km/h, sem serviço automático — para nas 10 cabines): tempo de percurso $=\dfrac{480}{100}=4,8\,\text{h}=288\,\text{min}$. Tempo parado nas cabines: $10\times3=30\,\text{min}$. Tempo total: $288+30=318\,\text{min}$.

Caminhão (80 km/h, com serviço automático — não para): tempo de percurso $=\dfrac{480}{80}=6\,\text{h}=360\,\text{min}$. Como não para nas cabines, o tempo total é o próprio tempo de percurso: $360\,\text{min}$.

Diferença: o carro leva $360-318=42\,\text{minutos a menos}$ do que o caminhão para percorrer toda a rodovia.

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