Física no Enem

Rafael C. Asth
Revisão por Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

A prova de Ciências da Natureza e suas tecnologias, na qual Física está inserida, é composta por 45 questões objetivas, com 5 alternativas de resposta em cada uma delas.

Como o total de questões é dividido pelas disciplinas de Física, Química e Biologia, caem em torno de 15 questões de cada uma delas.

Os enunciados são contextualizados e abordam com frequência assuntos ligados ao cotidiano e inovações científicas.

Conteúdos que mais caem na prova de Física

No infográfico abaixo enumeramos os conteúdos mais cobrados na prova de Física.

Conteúdos que mais caem no Enem de Física

1. Mecânica

Movimento, leis de Newton, máquinas simples e hidrostática são alguns dos conteúdos cobrados nesta área da Física.

Entender bem os conceitos por trás das leis, além de saber caracterizar os movimentos, suas causas e consequências é primordial para conseguir resolver as situações-problemas propostas nas questões.

Veja abaixo dois exemplos de questões relacionadas a esse conteúdo:

Enem/2022

Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:

• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90º;

• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 kg.

Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2 e despreza forças dissipativas.

Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?

a) 120 N

b) 300 N

c) 360 N

d) 450 N

e) 900 N

Resposta: d) 450 N

Como as forças se conservam sem dissipação, a energia mecânica no ponto mais alto (A) é igual a energia no ponto mais baixo (B).

Em com reto A subscrito igual a Em com reto B subscrito reto m. reto g. reto h espaço igual a espaço numerador reto m. reto v ao quadrado sobre denominador 2 fim da fração diagonal para cima risco reto m. reto g. reto h espaço igual a espaço numerador diagonal para cima risco reto m. reto v ao quadrado sobre denominador 2 fim da fração 2. reto g. reto h igual a reto v ao quadrado

Como o movimento é circular, o raio da trajetória é o próprio comprimento do balanço. Da posição de 90° em relação a vertical até 0° (ponto mais baixo), a altura h é o próprio. Substituindo na equação anterior:

2. reto g. reto R igual a reto v ao quadrado

No ponto mais baixo, temos que a resultante das forças é a resultante centrípeta, presente nos movimentos circulares e calculada por:

numerador reto m. reto v ao quadrado sobre denominador reto R fim da fração

Atuam a força peso com direção vertical e sentido para baixo e a força de tração ou, tensão, em ambas as cordas. Pela segunda lei de Newton:

2 reto T espaço menos espaço reto P espaço igual a espaço numerador reto m. reto v ao quadrado sobre denominador reto R fim da fração

Substituindo P por mg e v² por 2.g.R:

2 reto T espaço menos espaço reto m. reto g igual a espaço numerador reto m.2. reto g. diagonal para baixo risco reto R sobre denominador diagonal para baixo risco reto R fim da fração 2 reto T menos espaço reto m. reto g igual a 2. reto m. reto g 2 reto T espaço igual a espaço 2. reto m. reto g espaço mais espaço reto m. reto g 2 reto T espaço igual a espaço 3. reto m. reto g reto T igual a numerador espaço 3. reto m. reto g sobre denominador 2 fim da fração

Considerando a maior massa das crianças igual a 24 kg e g = 10 m/s².

reto T igual a numerador espaço 3. reto m. reto g sobre denominador 2 fim da fração reto T igual a numerador espaço 3.24.10 sobre denominador 2 fim da fração igual a 720 sobre 2 igual a 360 espaço reto N

No entanto, a tração deve ser 25% superior à tensão máxima calculada.

360 espaço sinal de multiplicação espaço 1 vírgula 25 espaço igual a espaço 450 espaço reto N

Enem/2017

Em uma colisão frontal entre dois automóveis, a força que o cinto de segurança exerce sobre o tórax e abdômen do motorista pode causar lesões graves nos órgãos internos. Pensando na segurança do seu produto, um fabricante de automóveis realizou testes em cinco modelos diferentes de cinto. Os testes simularam uma colisão de 0,30 segundo de duração, e os bonecos que representavam os ocupantes foram equipados com acelerômetros. Esse equipamento registra o módulo da desaceleração do boneco em função do tempo. Os parâmetros como massa dos bonecos, dimensões dos cintos e velocidade imediatamente antes e após o impacto foram os mesmos para todos os testes. O resultado final obtido está no gráfico de aceleração por tempo.

Questão Enem 2017 Mecância

Qual modelo de cinto oferece menor risco de lesão ao motorista?

a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5

Alternativa correta b) 2.

Perceba que esta questão apresenta uma situação-problema relacionada com um equipamento de segurança que utilizamos no nosso cotidiano.

Esta é uma questão de dinâmica, onde precisamos identificar as relações entre as grandezas associadas à situação. Neste caso as grandezas são força e aceleração.

Sabemos, pela segunda lei de Newton, que a força é diretamente proporcional ao produto da massa pela aceleração.

Como em todos os experimentos a massa do passageiro é a mesma, então teremos que quanto maior é a aceleração maior será a força que o cinto irá exercer sobre o passageiro (força de frenagem).

Após identificar as grandezas e suas relações, o próximo passo é analisar o gráfico apresentado.

Se procuramos o cinto que oferece menor risco de lesão, então terá que ser o que apresenta menor aceleração, visto que no próprio enunciado do problema é sinalizado que quanto maior a força maior o risco de lesão.

Assim, chegamos à conclusão que será o cinto de número 2, pois é o que apresenta menor aceleração.

2. Eletricidade e Energia

Neste tópico está incluída uma importante lei da Física, que é a conservação de energia, além dos fenômenos elétricos que estão muito presentes no cotidiano e sempre são cobrados na prova.

Saber reconhecer corretamente as diferentes transformações de energia que podem ocorrer ao longo de um processo físico será fundamental para resolver diversas questões relacionadas a este conteúdo.

Com muita frequência, as questões de eletricidade cobram o dimensionamento de circuitos elétricos e saber aplicar as fórmulas de tensão, resistência equivalente, potência e energia elétrica será muito importante.

Confira as questões relacionadas abaixo:

Enem/2022

Uma lantema funciona com três pilhas de resistência interna igual a 0,5 Ω cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem acender a lâmpada incandescente de especificações 4,5 W e 4,5 V. Cada pilha na posição correta gera uma f.e.m. (força eletromotriz) de 1,5V. Uma pessoa ao trocar as pilhas da lanterna, comete o equivoco de inverter a posição de uma das pilhas. Considere que as pilhas mantêm contato independentemente da posição.

Com esse equivoco, qual é a intensidade de corrente que passa pela lâmpada ao se ligar a lanterna?

a) 0,25 A

b) 0,33 A

c) 0,75 A

d) 1,00 A

e) 1,33 A

Resposta: a) 0,25 A

Como uma pilha foi ligada na posição contrária, sua força eletromotriz se cancelará com a de outra. Sobrará apenas a força eletromotriz de uma pilha na direção da corrente, sendo de 1,5 V.

Para o cálculo da resistência interna da lâmpada:

reto R igual a reto U ao quadrado sobre reto P igual a numerador 4 vírgula 5 ao quadrado sobre denominador 4 vírgula 5 fim da fração igual a 4 vírgula 5 espaço reto ómega maiúsculo

Para o calculo da corrente devemos considerar todas as resistência do circuito, incluindo as resistências internas das três pilhas.

Como o circuito está ligado em série:

Req igual a 0 vírgula 5 mais 0 vírgula 5 mais 0 vírgula 5 mais 4 vírgula 5 igual a 6 espaço reto ómega maiúsculo

Para o cálculo da corrente:

reto U igual a reto R. reto i reto i igual a reto U sobre reto R igual a numerador 1 vírgula 5 sobre denominador 6 fim da fração igual a 0 vírgula 25 espaço reto A

Enem/2018

Muitos smartphones e tablets não precisam mais de teclas, uma vez que todos os comandos podem ser dados ao se pressionar a própria tela. Inicialmente essa tecnologia foi proporcionada por meio das telas resistivas, formadas basicamente por duas camadas de material condutor transparente que não se encostam até que alguém as pressione, modificando a resistência total do circuito de acordo com o ponto onde ocorre o toque. A imagem é uma simplificação do circuito formado pelas placas, em que A e B representam pontos onde o circuito pode ser fechado por meio do toque.

Questão Enem 2018 de resistores

Qual é a resistência equivalente no circuito provocada por um toque que fecha o circuito no ponto A?

a) 1,3 kΩ
b) 4,0 kΩ
c) 6,0 kΩ
d) 6,7 kΩ
e) 12,0 kΩ

Alternativa correta c) 6,0 kΩ.

Essa é uma questão de aplicação da eletricidade em um recurso tecnológico. Nela, o participante deverá analisar o circuito ao fechar apenas uma das chaves apresentadas no esquema.

A partir daí, será necessário identificar o tipo de associação de resistores e o que acontece com as variáveis envolvidas na situação proposta.

Como apenas a chave A foi conectada, então a resistência ligada aos terminais AB não estará funcionando. Desta forma, temos três resistências, duas ligadas em paralelo e em série com a terceira.

Finalmente, ao aplicar corretamente as fórmulas para o cálculo da resistência equivalente o participante encontrará a resposta correta, conforme indicado abaixo:

Primeiro calculamos a resistência equivalente da ligação em paralelo. Como temos duas resistência e elas são iguais, podemos usar a da seguinte fórmula:

R com p a r a l e l o subscrito fim do subscrito igual a R sobre 2 R com p a r a l e l o subscrito fim do subscrito igual a 4 sobre 2 R com p a r a l e l o subscrito fim do subscrito igual a 2 espaço k ómega maiúsculo

A resistência equivalente da associação em paralelo está associada em série com a terceira resistência. Sendo assim, podemos calcular a resistência equivalente desta associação fazendo:

Req = Rparalelo + R

Substituindo os valores das resistência, temos:

Req= 2 + 4 = 6 kΩ

3. Ondulatória

Para conseguir acertar as questões ligadas a este assunto, o participante deve ser capaz de reconhecer os eventos e utilização no cotidiano dos fenômenos ondulatórios.

Saber aplicar a equação fundamental da ondulatória, identificar as relações entre as grandezas envolvidas e conhecer os diversos fenômenos ondulatórios são requisitos fundamentais.

Veja como esse conteúdo é cobrado no Enem, acompanhando os exemplos abaixo:

Enem/2022

As notas musicais, assim como a grande maioria dos sons encontrados na natureza, são complexas e formadas pela superposição de várias ondas senoidais. A figura apresenta três componentes harmônicas e a composição resultante, construídas na mesma escala, para um instrumento sonoro. Essa composição carrega uma “assinatura sônica” ou timbre do corpo que a produz.


Imagem associada a questão.

Essas componentes harmônicas apresentam iguais

a) amplitude e velocidade.

b) amplitude e frequência.

c) frequência e velocidade.

d) amplitude e comprimento de onda.

e) frequência e comprimento de onda.

Resposta: amplitude e velocidade.

As três componentes A, B e C se propagam no mesmo meio, viajando a mesma velocidade.

Como as três componentes possuem o mesmo comprimento vertical, suas amplitudes são iguais.

Enem/2018

O sonorizador é um dispositivo físico implantado sobre a superfície de uma rodovia de modo que provoque uma trepidação e ruído quando da passagem de um veículo sobre ele, alertando para a situação atípica à frente, como obras, pedágios ou travessia de pedestres. Ao passar sobre os sonorizadores, a suspensão do veículo sofre vibrações que produzem ondas sonoras, resultando em um barulho peculiar. Considere um veículo que passe com velocidade constante igual a 108 km/h sobre um sonorizador cujas faixas são separadas por uma distância de 8 cm.

A frequência da vibração do automóvel percebida pelo condutor durante a passagem nesse sonorizador é mais próxima de

a) 8,6 hertz.
b) 13,5 hertz.
c) 375 hertz
d) 1 350 hertz.
e) 4860 hertz.

Alternativa correta c) 375 hertz.

A questão relaciona ondas sonoras com movimento uniforme. Sendo assim, usaremos a fórmula da velocidade para esse tipo de movimento e a relação entre frequência e tempo.

É importante destacar que o participante deve, sempre nas questões de Física, estar atento às unidades de medida. Nesta questão, nem a velocidade, nem a distância estão no sistema internacional de medidas.

Portanto, isso deverá ser feito para que seja possível encontrar corretamente o valor da frequência.

Lembrando que para transformar km/h em m/s basta dividir por 3,6 e para transformar cm em m devemos dividir pro 100.

Sendo assim, os dados do problema ficarão:

v = 108 k/h = 30 m/s
d = 8 cm = 0,08 m

Considerando que a velocidade do carro ao passar pelo sonorizador é constante (movimento uniforme), usaremos a fórmula da velocidade para encontrar o intervalo de tempo que o carro levará para passar entre duas faixas consecutivas, ou seja:

v igual a d sobre t 30 igual a numerador 0 vírgula 08 sobre denominador t fim da fração t igual a numerador 0 vírgula 08 sobre denominador 30 fim da fração s

A vibração sonora será produzida cada vez que o carro passar pelas faixas, logo, o período da onda será igual ao valor que encontramos para o tempo.

Temos ainda que a frequência de uma onda é igual ao inverso do período, desta maneira, seu valor será igual a:

f igual a 1 sobre T f igual a numerador 1 sobre denominador começar estilo mostrar numerador 0 vírgula 08 sobre denominador 30 fim da fração fim do estilo fim da fração igual a numerador 30 sobre denominador 0 vírgula 08 fim da fração igual a 375 espaço h e r t z

4.Termodinâmica

Neste assunto, mais uma vez é indispensável compreender as transformações de energia, pois questões que associam energia térmica com outros tipos de energia é muito comum.

Além disso, conhecer as leis da termodinâmica e o funcionamento de máquinas térmicas e refrigeradores também é importante.

Veja essas questões em que foram cobrados este conhecimento:

Enem/2021

Em um manual de instruções de uma geladeira, constam as seguintes recomendações:

• Mantenha a porta de seu refrigerador aberta apenas o tempo necessário;

• É importante não obstruir a circulação do ar com a má distribuição dos alimentos nas prateleiras;

• Deixe um espaço de, no mínimo, 5 cm entre a parte traseira do produto (dissipador serpentinado) e a parede.

Com base nos princípios da termodinâmica, as justificativas para essas recomendações são, respectivamente:

a) Reduzir a saída de frio do refrigerador para o ambiente, garantir a transmissão do frio entre os alimentos na prateleira e permitir a troca de calor entre o dissipador de calor e o ambiente.

b) Reduzir a saída de frio do refrigerador para o ambiente, garantir a convecção do ar interno, garantir o isolamento térmico entre a parte interna e a externa.

c) Reduzir o fluxo de calor do ambiente para a parte interna do refrigerador, garantir a convecção do ar interno e permitir a troca de calor entre o dissipador e o ambiente.

d) Reduzir o fluxo de calor do ambiente para a parte interna do refrigerador, garantir a transmissão do frio entre os alimentos na prateleira e permitir a troca de calor entre o dissipador e o ambiente.

e) Reduzir o fluxo de calor do ambiente para a parte interna do refrigerador, garantir a convecção do ar interno e garantir o isolamento térmico entre as partes interna e externa.

Resposta: c) Reduzir o fluxo de calor do ambiente para a parte interna do refrigerador, garantir a convecção do ar interno e permitir a troca de calor entre o dissipador e o ambiente.

Calor é energia térmica em movimento que ocorre da região mais quente para a mais fria. Assim, ao deixar a porta da geladeira aberta, seu interior mais frio, receberá calor vindo de fora.

Na parte interna, a organização correta dos itens permite a convecção, onde o ar mais frio desce.

O refrigerador funciona retirando calor da parte interna e "despejando para fora" no trocador de calor na parte traseira.

Enem/2016

O motor de combustão interna, utilizado no transporte de pessoas e cargas, é uma máquina térmica cujo ciclo consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Essas etapas estão representadas no diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a gasolina, a mistura ar/combustível entra em combustão por uma centelha elétrica.

Questão Enem 2016 Termodinâmica

Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a centelha elétrica?

a) A
b) B
c) C
d) D
e) E

Alternativa correta c) C.

Para resolver essa questão é necessário analisar o gráfico e associar cada fase do ciclo aos pontos indicados. Conhecer o gráfico das diferentes transformações indicadas ajuda a entender essas fases.

No enunciado é indicado que cada ciclo é formado por 4 etapas diferentes, sendo elas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape.

Podemos concluir que a admissão é a fase em que o motor aumenta o volume de fluido em seu interior. Notamos que essa etapa ocorre entre os pontos A e B.

Entre os pontos B e C ocorre uma redução no volume e um aumento na pressão. Esta fase corresponde a uma compressão isotérmica (lembrando do tipo de relação entre as grandezas temperatura, pressão e volume).

Do ponto C ao ponto D observamos no gráfico um aumento da pressão, mas sem variar o volume. Isto ocorre graças ao aumento da temperatura, devido à explosão provocada pela centelha elétrica.

Portanto, a centelha acontece no início desta etapa, que no gráfico é representado pela letra C.

5.Óptica

Mais uma vez é fundamental entender os conceitos, que neste caso estão relacionados à luz e sua propagação.

Ter a capacidade de aplicar esse conhecimento em diversos contexto fará você ter mais chances de acertar as questões relacionadas a esse conteúdo.

Também é importante saber interpretar corretamente o enunciado da questão, as imagens e os gráficos, pois é comum que a resposta da questão possa ser encontrada através desta análise.

Confira abaixo duas questões de óptica cobradas no Enem:

Enem/2021

Alguns cinemas apresentam uma tecnologia em que as imagens dos filmes parecem tridimensionais, baseada na utilização de óculos 3D. Após atravessar cada lente dos óculos, as ondas luminosas, que compõem as imagens do filme, emergem vibrando apenas na direção vertical ou apenas na direção horizontal.
Com base nessas informações, o funcionamento dos óculos 3D ocorre por meio do fenômeno ondulatório de

a) difração.

b) dispersão.

c) reflexão.

d) refração.

e) polarização.

Resposta: e) polarização.

A polarização consiste em um filtro de onda que orienta a oscilação dos campos elétricos e magnéticos. A luz não é polarizada, porém, pode se tornar ao passar por materiais específicos ou realizar determinadas reflexões.

Os óculos 3D polarizam a luz de forma vertical e horizontal para cada lente.

Enem/2018

Muitos primatas, incluindo nós humanos, possuem visão tricromática: três pigmentos visuais na retina sensíveis à luz de uma determinada faixa de comprimentos de onda. Informalmente, embora os pigmentos em si não possuem cor, estes são conhecidos como pigmentos "azul", "verde" e "vermelho" e estão associados à cor que causa grande excitação (ativação). A sensação que temos ao observar um objeto colorido decorre da ativação relativa dos três pigmentos. Ou seja, se estimulássemos a retina com uma luz na faixa de 530 nm (retângulo I no gráfico), não excitaríamos o pigmento "azul", o pigmento “verde” seria ativado ao máximo e o “vermelho” seria ativado em aproximadamente 75%, e isso nos daria a sensação de ver uma cor amarelada. Já uma luz na faixa de comprimento de onda de 600 nm (retângulo II) estimularia o pigmento “verde” um pouco e o “vermelho” em cerca de 75%, e isso nos daria a sensação de ver laranja-avermelhado. No entanto, há características genéticas presentes em alguns indivíduos, conhecidas coletivamente como Daltonismo, em que um ou mais pigmentos não funcionam perfeitamente.

Questão do Enem 2018 sobre ótica

Caso estimulássemos a retina de um indivíduo com essa característica, que não possuísse o pigmento conhecido como “verde”, com as luzes de 530 nm e 600 nm na mesma intensidade luminosa, esse indivíduo seria incapaz de

a) identificar o comprimento de onda do amarelo, uma vez que não possui o pigmento "verde".
b) ver o estímulo de comprimento de onda laranja, pois não haveria estimulação de um pigmento visual.
c) detectar ambos os comprimentos de onda, uma vez que a estimulação dos pigmentos estaria prejudicada.
d) visualizar o estímulo do comprimento de onda roxo, já que este se encontra na outra ponta do espectro.
e) distinguir os dois comprimentos de onda, pois ambos estimulam o pigmento “vermelho” na mesma intensidade.

Alternativa correta e) distinguir os dois comprimentos de onda, pois ambos estimulam o pigmento “vermelho” na mesma intensidade.

Essa questão basicamente é resolvida pela análise correta do diagrama proposto.

No enunciado é informado que para que a pessoa perceba uma determinada cor é necessário que ocorra a ativação de determinados "pigmentos" e que no caso do daltônico alguns desses pigmentos não funcionam corretamente.

Portanto, pessoas com daltonismo não conseguem distinguir determinadas cores.

Observando o retângulo I, identificamos que ao estimular com uma luz na faixa de 530 nm a pessoa com daltonismo só terá ativação do pigmento "vermelho", com uma intensidade de aproximadamente 75%, pois o "azul" está fora desta faixa e ela não possui pigmento "verde".

Note ainda que o mesmo acontece com a luz na faixa de 600 nm (retângulo II), sendo assim a pessoa não é capaz de distinguir cores diferentes para esses dois comprimentos de onda.

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Rafael C. Asth
Revisão por Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.
Rosimar Gouveia
Edição por Rosimar Gouveia
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.