O Movimento no ENEM

Física: O movimento do ENEM.
Prof.: Éder (boto)
A Velocidade no ENEM
1. Referencial
• de onde se observa o evento.
• Trajetória parabólica para o observador fixo à Terra.
• Trajetória vertical para o observador dentro do trem.
2. Movimento
• Um ponto material está em movimento
quando sua posição varia no decorrer do
tempo em relação a um referencial.
• Depende do referencial.
• Ex:
Um ônibus está andando à velocidade de 40
km/h. Seus passageiros estão em movimento
ou repouso?
3. Repouso
• Um ponto material está em movimento
quando sua posição NÃO varia no decorrer do
tempo em relação a um referencial.
• Depende do referencial.
• Ex:
Um ônibus está andando à velocidade de 40
km/h. Seus passageiros estão em movimento
ou repouso?
• Estamos em movimento ou repouso com a
Terra?
• E em relação com as estrelas?
• Uma pessoa, em um carro, observa um poste
na calçada de uma rua, ao passar por ele. O
poste está em repouso ou em movimento?
Explique
• A Terra gira ao redor do Sol?
• Sol gira ao redor da Terra?
• Questão de referencial.
• Ônibus na rodoviária.
4. Trajetória
É a linha determinada pelas diversas
posições que um corpo ocupa no decorrer
do tempo.
A trajetória depende do referencial
adotado.
Reta ou curva
Velocidades
• Média
• Instantânea
• Geralmente maiores
intervalos de tempo
• Exemplo:
• Tempo entre duas
cidades depende da
velocidade média
desenvolvida
• Geralmente pequenos
intervalos de tempo
• Exemplo:
Radar
• Relação com distância (deslocamento) e tempo
d
v=
t
Exemplo
• Quando o brasileiro Joaquim Cruz ganhou a
medalha de ouro nas Olimpíadas de Los
Angeles, correu 800m em 100s. Qual foi sua
velocidade média?
d
v=
t
800 m
v=
100 s
m
v=8
v = 8m s
s
Unidades Diversas de velocidade
Situação: Pessoa caminha 3600 m em 1 h
•
•
•
•
•
•
•
•
V =?
∆s = 3600 m
∆t = 1h
V = ∆s
∆t
V = 3600 m
h
1
V = 3600 m/h
•
•
•
•
•
•
•
•
V =?
∆s = 3600 m
∆t = 60 min
V = ∆s
∆t
V = 3600 m
60 min
V = 60 m/min
•
•
•
•
•
•
•
•
V =?
∆s = 3600 m
∆t = 3600 s
V = ∆s
∆t
V = 3600 m
3600 s
V = 1 m/s
•
•
•
•
•
•
•
V =?
∆s = 3600 m
∆t = 3600 s
V = ∆s
∆t
V = 3600 m
3600 s
• V = 1 m/s
•
•
•
•
•
•
•
V =?
∆s = 3,6 km
∆t = 1h h
V = ∆s
∆
∆t
V = 3.6 km
h
1h
• V = 3,6 Km/h
02) O movimento de um móvel se dá de acordo com o
gráfico a seguir.
Determine a velocidade média entre t = 0 e t = 4 s.
V = ∆s
∆t
V = s – s0
∆t
V = 40 - 10
4
V = 30/4 v = 7,5 m/s
Velocidade Terminal
• Durante a queda um corpo ganha velocidade.
• Quanto maior a velocidade, maior a força com
que o ar a segura.
F
ar
P
E
S
O
P
E
S
O
F
ar
P
E
S
O
Aceleração
• Velocidade variou
• De 0 km/h para 60 km/h
Aceleração
• Velocidade variou
• De 0 km/h para 60
km/h
• Em 3 s
• Ganhou em média
• 20 km/h a cada
segundo.
Aceleração
• Velocidade variou
• De 60 km/h para 0
km/h
• Em 3 s
• Perdeu, em média,
• 20 km/h a cada
segundo.
Não possui direta relação com a
distância percorrida.
• Variou de 80
km/h para 140
km/h
• Em 3 s.
• Ganhou em
média
• 20 km/h a
cada segundo.
Medida da Aceleração
• Valor do ganho de velocidade a cada segundo.
• Ganhou 20 km/h a cada segundo.
/
• a = 20 km/h s
Desaceleração
• Perdeu 20 km/h a
cada segundo.
• a=
- 20 km/h/s
• Desacelerar é
acelerar
negativamente.
Cálculo
• Velocidade variou de
36 km/h para 144
km/h em 5 s.
• a = v – v0
•
∆t
• a = 144 – 36 = 108
•
5
5
• a = 21,6 km/h/s
• Ou....
Velocidade variou de 10
m/s para 40 m/s em 5 s.
a = v – v0
∆t
a = 40 – 10 = 30
5
5
a = 6 m/s/s
• Um modelo de Ferrari parte do repouso e chega a
100 km/h em 2,7 s.
• Aproximando.... 0 a 108 km/h por segundo em 3 s.
• a= ∆v
• a= ∆v
•
∆t
•
∆t
• a = v – v0
• a = v – v0
•
∆t
•
∆t
• a = 108 - 0
• a = 30 - 0
•
3
•
3
• a = 108
• a = 30
•
3
•
3
• a = 36 km/h/s
• a = 10 m/s/s
Outra forma de representar a unidade
• 10 m/s/s
m
s
s
m
s
=
s
1
m 1
=
.
s s
m /s
m
2
s
2
07) (ENEM) Em uma prova de 100 m rasos, o
desempenho típico de um corredor padrão é
representado pelo gráfico a seguir:
Em que intervalo de tempo o corredor apresenta
ACELERAÇÃO máxima?
a) Entre 0 e 1 segundo.
b) Entre 1 e 5 segundos.
c) Entre 5 e 8 segundos.
d) Entre 8 e 11 segundos.
e) Entre 9 e 15 segundos
Aceleração = rapidez com que a velocidade varia.
Quanto mais rapidamente varia, maior é a aceleração
O gráfico ao lado modela a distância percorrida, em
km, por uma pessoa em certo período de
tempo. A escala de tempo a ser adotada para o eixo
das abscissas depende da maneira como essa pessoa
se desloca. Qual é a opção que apresenta a melhor
associação entre meio ou forma
de locomoção e unidade de tempo, quando são
percorridos 10 km?
A carroça – semana
B carro – dia
C caminhada – hora
D bicicleta – minuto
E avião – segundo
A Dinâmica no ENEM
Lei da Ação e Reação
• A toda força aplicada existe uma igual e contrária.
• Dica:
• Podemos ver quem são os pares ação-reação
completando pelo menos uma das frases abaixo:
• Situação: chutando uma pedra
pedra
Pé
• ____________
aplica força em ______________
pedra
Pé
• ____________aplica
força em ______________
Pé
pedra
• ____________
recebe força de ______________
Pé
• ____________
recebe força de ______________
pedra
Situação: “trombando com a água
nadador
água
____________
aplica força em ______________
____________aplica
força em ______________
nadador
água
Pessoa caminhando
Situação: caminhando
pessoa
chão
____________
aplica força em ______________
chão
____________aplica
força em ______________
pessoa
Armas
Situação: disparando um projétil
arma
projétil
____________
aplica força em ______________
projétil
____________aplica
força em ______________
arma
Principais forças
As que temos que saber da sua existência
1 - Normal
• Força normal não quer dizer comum.
• Significa perpendicular ao plano da superfície.
Sobre
superfície
Normal
Sobre
superfície
Normal
2 – Força Peso
• Confunde-se com a força da gravidade
• Quem aplica?
• A Terra (ou outro Astro)
• Quem recebe?
• O corpo (todos próximos
à superfície da Terra)
• Como representá-la?
• Vertical para baixo ou para
o centro da Terra
• Na lua existe peso sobre os astronautas?
• É menor ou maior que na Terra?
• Porque?
• E em Marte? Existe peso sobre os astronautas?
• Maior ou menor que na Terra?
• Quando o astronauta não tem peso?
• Peso é força.
• Força é interação.
• Entre dois corpos.
• Massa é propriedade de cada corpo.
• Fórmula geral da força peso
Gravidade
gerada
pelo astro
Peso
Resultante
Interação
Entre o
astro e o
corpo
Massa
do
corpo
3 - Tração
• Aparece em fios, cordas, barbantes.
• Usado para prolongar a ação da força.
• Ou mudar a direção.
4 - Elástica
• Quando uma mola é comprimida ou elongada
A força dos fluidos no ENEM
Densidade
• A grosso modo podemos definir como concentração
da massa;
• A densidade leva em consideração toda a massa e
toda a massa e todo o volume do corpo.
• Ex.:
• Água
• 100 g possui 100 cm3
100
d=
100
g
d =1 3
cm
m
d=
V
Densidade
• Ex.:
• mercúrio
• 1360 g possui 100 cm3
1360
d=
100
g
d = 13,6 3
cm
m
d=
V
•
Quando mergulhamos um corpo em um
líquido, notamos que o seu peso aparente
diminui. Esse fato se deve à existência de
uma força vertical de baixo para cima,
exercida pelo líquido sobre o corpo, à qual
damos o nome de empuxo.
Empuxo / Flutuabilidade
“Um corpo inteira ou
parcialmente submerso
em um fluido sofre um
empuxo que é igual ao
peso do fluido
deslocado”.
Pulmões podem ser
utilizados como
elemento flutuador.
Volumes Iguais Sentem Forças de Empuxo Iguais
Suponha que você tenha bolas de mesmo tamanho de
cortiça, chumbo e alumínio, com densidade específica de
0,2, 11,3, e 2,7 . Se o volume de cada um é 10 cm cúbicos
então suas massas são 2, 113, e 27 g.
Cada um deslocará 10 gramas de água
a cortiça será acelerada para cima = 8g
O Chunbo e o alumínio será acelerado para baixo = 103g e17g
Condição do movimento
As Energias no ENEM
Formas fundamentais de energia
As diferentes designações atribuídas à energia
correspondem apenas a duas formas fundamentais de
energia:
Energia cinética que está associada ao movimento.
Energia potencial que corresponde à energia
armazenada em condições de poder ser utilizada.
Alimento, combustível
Energia cinética
O automóvel em movimento, a criança que corre e a pedra
rolando têm energia cinética.
O automóvel em movimento, a criança que corre e a pedra
rolando têm velocidade.
Qualquer corpo em movimento possui energia cinética!
Energia potencial Gravitacional
Alpinista: energia armazenada por ser atraido
pela Terra
energia potencial gravietacional.
Energia potencial Elástica
Energia potencial química
A energia cinética depende de quê?
Maior estrago = maior velocidade
porque = energia cinética maior.
A energia cinética depende de quê?
Maior estrago = maior velocidade
porque = energia cinética maior.
A energia potencial gravítica depende de
quê?
Se deixarmos cair uma pedra, em qual dos três níveis vai
causar maior estrago?
Maior estrago = maior altura
porque = energia potencial gravitacional maior.
A energia potencial gravítica depende de
quê?
Se deixarmos cair duas pedras de massas diferentes mas da
mesma altura, qual vai causar maior estrago?
Maior estrago = maior massa
porque = energia potencial gravitacinal maior.
Exemplo 1:
Energia
armazenada
no tanque
Energia
utilizada para
o movimento
Energia
dissipada no
aquecimento
das peças do
motor, etc.
Exemplo 2:
Energia
armazenada
na lenha
Energia
utilizada
para
aquecer o
ambiente
Energia
dissipada
sob a forma
de luz
Energia dissipada
pela chaminé
Num diagrama de energia devemos
representar a:
Energia útil que é a energia que durante a
transferência é realmente utilizada.
Energia dissipada que é a energia que
durante a transferência é “perdida”.
Energia
fornecida
Sistema
Energia
útil
Energia
dissipada
Conclusões
Energia = qualificada de acordo com o efeito que produz
Na Natureza há apenas duas formas de energia:
 Energia cinética – que está associada ao movimento
 Energia potencial – que esta armazenada em condições de
poder vir a ser utilizada.
A energia pode transferir-se de fontes para receptores.
Um sistema físico é uma porção do universo que escolhemos
para analisar ou estudar.
Hidrelétrica
• Transforma:
Termoelétrica
• Transforma:
Eólica
• Transforma
Termonuclear
Solar
Marémotriz
Fontes Alternativas
• Hidrogênio
• Geotérmica
• Marémotriz
• Biológicas
–Álcool
–Óleos
(biodieesel)
–Biogás
(metano)
ENEM 09) A energia geotérmica tem sua origem no núcleo
derretido da Terra, onde as temperaturas atingem 4.000 ºC.
Essa energia é primeiramente produzida pela decomposição
de materiais radiativos dentro do planeta. Em fontes
geotérmicas, a água, aprisionada em um reservatório
subterrâneo, é aquecida pelas rochas ao redor e fica
submetida a altas pressões, podendo atingir temperaturas de
até 370 ºC sem entrar em ebulição. Ao ser liberada na
superfície, à pressão ambiente, ela se vaporiza e se resfria,
formando fontes ou gêiseres. O vapor de poços geotérmicos é
separado da água e é utilizado no funcionamento de turbinas
para gerar eletricidade. A água quente pode ser utilizada para
aquecimento direto ou em usinas de dessalinização.
Depreende-se das informações acima que as usinas
geotérmicas
A utilizam a mesma fonte primária de energia que as
usinas nucleares, sendo, portanto, semelhantes os
riscos decorrentes de ambas.
B funcionam com base na conversão de energia
potencial gravitacional em energia térmica.
C podem aproveitar a energia química transformada
em térmica no processo de dessalinização.
D assemelham-se às usinas nucleares no que diz
respeito à conversão de energia térmica em cinética
e, depois, em elétrica.
E transformam inicialmente a energia solar em
energia cinética e, depois, em energia térmica.
(ENEM) O uso mais popular de energia solar está associado ao
fornecimento de água quente para fins domésticos. Na figura
ao lado, é ilustrado um aquecedor de água constituído de dois
tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada e
com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar. Nesse
sistema de aquecimento,
A os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores
de calor e reduzem as perdas de energia.
B a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e
reduz a perda de energia térmica utilizada para o aquecimento.
C a água circula devido à variação de energia luminosa existente
entre os pontos X e Y.
D a camada refletiva tem como função armazenar energia
luminosa.
E o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se
mantenha constante a temperatura no interior da caixa.
Com o projeto de mochila ilustrado acima, pretende-se
aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar
dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia
desperdiçada no ato de caminhar. As transformações de
energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto
uma pessoa caminha com essa mochila podem ser assim
esquematizadas: As energias I e II, representadas no
esquema acima, podem ser identificadas, respectivamente,
como
A cinética e elétrica.
B térmica e cinética.
C térmica e elétrica.
D sonora e térmica.
E radiante e elétrica
Observe a situação descrita na tirinha abaixo.
Assim que o menino lança a flecha, há transformação de um
tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é
de energia
(A) potencial elástica em energia gravitacional.
(B) gravitacional em energia potencial.
(C) potencial elástica em energia cinética.
(D) cinética em energia potencial elástica.
(E) gravitacional em energia cinética.
Na figura a seguir está esquematizado um tipo de
usina utilizada na geração de eletricidade. 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.
ENEM - A figura ao lado ilustra uma gangorra de brinquedo
feita com uma vela. A vela é acesa nas duas extremidades e,
inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a
outra. A combustão da parafina da extremidade mais baixa
provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da
vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O
pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da
vela na extremidade mais baixa, o que
ocasiona a inversão das posições.
Assim, enquanto a vela queima,
oscilam as duas extremidades.
Nesse brinquedo, observa-se a
seguinte seqüência de
transformações de energia:
a) energia resultante de processo químico → energia
potencial gravitacional → energia cinéƟca
b) energia potencial gravitacional → energia elásƟca
→ energia cinéƟca
c) energia cinéƟca → energia resultante de processo
químico → energia potencial gravitacional
d) energia mecânica → energia luminosa → energia
potencial gravitacional
e) energia resultante do processo químico → energia
Eficiência Energética
Potência
• Rapidez com que se
converte energia
• Carro do professor x
Ferrari?
Energia
P=
Tempo
Exemplo
- mecânica
• Levantou um
bloco de 5 kg
por 1m em 5
segundos.
Epg = m.g.h
Epg = 5.10.1
Epg = 50 J
P = 10 J/s
P = 10 W
Qual seria a potência desenvolvida, se
o tempo para realizar o mesmo
trabalho, fosse 0,5s ?
Exemplo - termologia
• Uma caldeira fornece 1200 cal
por minuto. Qual é a potência
desta caldeira em Watt?
Os demais
Sabe-se que o cabelo de uma pessoa cresce em média 3cm
a cada dois meses. Suponha que o cabelo não seja cortado
e nem caia, o comprimento total, após terem se passado
10 anos será:
a) 800 mm
b) 1200 mm
c) 1000 mm
d) 1800 mme) 150 mm
3cm ----------> 2 meses
x --------------> 120meses(10 anos)
x= 180cm
1 cm-------> 10mm
180cm ----> y
y=1800mm
LETRA D
(ENEM) No diagrama do exercício anterior estão
representadas as duas modalidades mais comuns de
usinas elétricas, as hidroelétricas e as termoelétricas. No
Brasil, a construção de usinas hidroelétricas deve ser
incentivada porque essas:
I. utilizam fontes renováveis, o que não ocorre com as
termoelétricas que utilizam fontes que necessitam de
bilhões de anos para serem reabastecidas.
II. apresentam impacto ambiental nulo, pelo
represamento das águas no curso normal dos rios.
III. aumentam o índice pluviométrico da região de seca do
Nordeste, pelo represamento de águas.
Das três afirmações acima, somente:
a) I está correta
b) II está correta
c) III está correta
d) I e II estão corretas
e) II e III estão corretas
Não é nova a idéia de se extrair energia dos oceanos
aproveitando-se a diferença das marés alta e baixa. Em 1967, os
franceses instalaram a primeira usina “maré-motriz”, construindo
uma barragem equipada de 24 turbinas, aproveitando-se a
potência máxima instalada de 240 MW, suficiente para a demanda
de uma cidade com 200 mil habitantes. Aproximadamente 10% da
potência total instalada são demandados pelo consumo
residencial. Nessa cidade francesa, aos domingos, quando parcela
dos setores industrial e comercial pára, a demanda diminui 40%.
Assim, a produção de energia correspondente à demanda aos
domingos será atingida mantendo-se
I - todas as turbinas em funcionamento, com 60% da capacidade
máxima de produção de cada uma delas.
II - a metade das turbinas funcionando em capacidade máxima e o
restante, com 20% da capacidade máxima.
III - quatorze turbinas funcionando em capacidade máxima, uma
com 40% da capacidade máxima e as demais desligadas.
Está correta a situação descrita
a) apenas em I
b) apenas em II
c) apenas em I e em
III
d) apenas em II e em III
e) em I, II e III
O setor de transporte, que concentra uma grande parcela da
demanda de energia no país, continuamente busca alternativas de
combustíveis.
Investigando alternativas ao óleo diesel, alguns especialistas
apontam para o uso do óleo de girassol, menos poluente e de fonte
renovável, ainda em fase experimental.
Foi constatado que um trator pode rodar, NAS MESMAS CONDIÇÕES,
mais tempo com um litro de óleo de girassol, que com um litro de
óleo diesel.
Essa constatação significaria, portanto, que usando óleo de girassol,
a) o consumo por km seria maior do que com óleo diesel.
b) as velocidades atingidas seriam maiores do que com óleo diesel.
c) o combustível do tanque acabaria em menos tempo do que com
óleo diesel.
d) a potência desenvolvida, pelo motor, em uma hora, seria menor
do que com óleo diesel.
e) a energia liberada por um litro desse combustível seria maior do
que por um de óleo diesel.