ENERGIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES

Professor Diminoi

ENERGIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES
A forma de energia mais utilizada no mundo é a energia elétrica, que pode ser obtida de diferentes maneiras: usina hidrelétrica, solar, nuclear, eólica, entre outras.
O conceito de energia está relacionado à capacidade de produzir trabalho. A energia causa modificações na matéria e, em muitos casos, de forma irreversível.

A Energia Elétrica é a forma de energia mais utilizada no mundo. Ela pode ser obtida de várias maneiras, mas a principal fonte provém das usinas hidrelétricas. Como o próprio nome (hidrelétrica) já indica, a força da água é (energia potencial) responsável pela geração de energia, e o processo consiste em grandes volumes de águas represadas que caem (energia cinética) pelas tubulações fazendo girar (energia mecânica) turbinas acopladas a um gerador, produzindo assim energia elétrica.

Como funciona uma usina hidrelétrica?
Você já teve a curiosidade de saber como funcionam as Usinas Hidrelétricas da Aliança? Fique por dentro de todos os processos e entenda como fazemos para gerar energia.

As hidrelétricas funcionam por meio de grandes turbinas que giram devido à força das águas. A água passa por tubos que são interligados às turbinas, fazendo-as girar. Cada turbina é acoplada a um equipamento chamado gerador, formando, assim, a unidade geradora que faz a transformação da energia mecânica, do movimento das pás da turbina, em energia elétrica.


As Usinas de Aimorés e Funil possuem um sistema de reservatório chamado fio d’água. O fluxo de água do rio, ou seja, sua vazão, determina a quantidade de energia gerada. O volume de chuvas tem impacto direto na geração de energia nas usinas hidrelétricas, aumentando sua produção. Toda a água que chega pelo rio é utilizada para a geração, por isso não há acumulo nos períodos de cheia, nem desperdício.

Este tipo de hidrelétrica tem como vantagem a redução de áreas alagadas e, por consequência, maior preservação das áreas de entorno do reservatório e a proteção da fauna e da flora.

Finalizado o processo de produção da hidrelétrica, a energia gerada é enviada, por meio das chamadas linhas de transmissão, ao Sistema Interligado Nacional, que é responsável por receber e direcionar essa energia para as companhias distribuidoras, que por sua vez darão a destinação da energia para o consumidor final, em todo o Brasil.

O Princípio de Funcionamento de uma Usina Hidrelétrica
A presença de energia elétrica em nossas vidas é gigantesca. Geladeira, liquidificador, televisão, ferro de passar roupas... e outros, são dispositivos que funcionam utilizando dessa forma de energia.

A energia elétrica que chega até nós é gerada em usinas hidrelétricas; assim diz a linguagem usual, sendo que na verdade ela é resultado de um processo de conversão de energia potencial em energia elétrica.

A água que se encontra represada armazena energia potencial, ao abrir as compotas da usina, a energia potencial da água vai sendo convertida em energia cinética à medida que ela vai escoando pelos dutos. Ao entrar em contato com as turbinas, as mesmas começam a girar dando origem à força eletromotriz induzida, processo este que consiste na conversão da energia cinética das turbinas em energia elétrica, pois em razão da fem (força eletromotriz) será estabelecida uma corrente elétrica entre dois pontos (exemplo: usina-residência).


Cálculo do consumo de energia elétrica
O cálculo da energia elétrica consumida pelos aparelhos eletrodomésticos pode ser feito com base na potência e no tempo em que cada um desses aparelhos permanece ligado, de modo que a energia elétrica consumida seja calculada em quilowatt-hora (kWh). Saber calcular o consumo de energia é de grande importância para um uso consciente da energia elétrica. Além disso, esse é um assunto bastante popular nas provas do Enem.

Como fazer o cálculo do consumo de energia
Para calcularmos o consumo da energia elétrica, basta sabermos qual é a potência do aparelho, bem como o tempo em que esse aparelho funciona. A fórmula que usamos para calcular o consumo da energia elétrica é a seguinte:

E = P . Δt
E = energia consumida (kW)
P = potência (W)
Δt = intervalo de tempo de uso (h)

Essa fórmula mostra que o consumo de energia elétrica, que é medido kWh, pode ser calculado pelo produto entre a potência (em kW), que geralmente é informada no aparelho, e o intervalo de tempo de funcionamento desse aparelho (em horas).

01)  Qual é o consumo de energia elétrica de um chuveiro convencional. Para tanto, vamos considerar um chuveiro de 4500 W (4,5 kW) que é utilizado 1,5 h (1h e 30 minutos) por dia, durante 30 dias:
Resolução:
E = P . Δt
E = 4,6 . (1,5 . 30)
E = 202,5 kWh
O cálculo feito acima indica que esse chuveiro consome cerca de 202,5 kWh por mês. Para sabermos o impacto desse consumo no preço da conta de luz, é necessário verificar qual é a média do preço do kWh em sua fatura de energia elétrica, uma vez que esse valor muda de acordo com a região do Brasil. Vamos utilizar aqui o valor de R$ 0,70 por kWh.
202,5 kWh . 70 = R$ 141,75
Observação: O resultado obtido nos fornece uma ideia do consumo mensal de energia por um chuveiro elétrico, que é um dos maiores vilões do consumo elétrico mensal. Algumas estratégias podem ser utilizadas para minimizar os gastos com os banhos, como reduzir o seu tempo de duração, utilizar o chuveiro em temperaturas mais baixas ou, ainda, utilizar outras formas de aquecimento de água, como o gás ou o aquecimento solar.

02) (PUC-Campinas) Há alguns anos a iluminação residencial era predominantemente feita por meio de lâmpadas incandescentes. Atualmente, dando-se atenção à política de preservação de bens naturais, essas lâmpadas estão sendo trocadas por outros tipos de lâmpadas muito mais econômicas, como as fluorescentes compactas e de LED.
Em uma residência usavam-se 10 lâmpadas incandescentes de 100 W que ficavam ligadas em média 5 horas por dia. Essas lâmpadas foram substituídas por 10 lâmpadas fluorescentes compactas que consomem 20 W cada uma e também ficam ligadas em média 5 horas por dia. Adotando o valor R$ 0,40 para o preço do quilowatt-hora, a economia que essa troca proporciona em um mês de trinta dias é de:
(A) R$ 18,00
(B) R$ 48,00
(C) R$ 60,00
(D) R$ 120,00
(E) R$ 248,00
Resolução:
Primeiramente, é necessário descobrir qual era o consumo mensal de energia elétrica antes da troca das lâmpadas. Depois, devemos descobrir qual foi o consumo após a troca. Sabendo disso, basta calcular a diferença entre esses dois consumos para, então, multiplicando o resultado obtido pelo valor do kWh, chegarmos à economia mensal.
Veja o cálculo do consumo de energia mensal antes da troca das lâmpadas:
P = 10 . 100 = 1000 W
E = P . Δt
E = 1000 . 5 . 30
E = 150 000 Wk
Em seguida, faremos o cálculo para descobrir o consumo após a troca das lâmpadas:
P = 10 . 20 = 200 W
E = P . Δt
E = 200 . 5 . 30
E = 30 000 wh
E = 30 kWh
Agora, basta tomarmos a diferença entre esses dois consumos, que é de 120 kWh, e multiplicá-la pelo valor do kWh, que é de R$ 0,40. Fazendo isso, descobriremos que a economia na conta de energia foi igual a R$ 48,00.
Alternativa: B

03) (Enem) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes:
Substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas;
Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição "inverno" ou "quente";
Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez;
Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente;
Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados às suas finalidades.
A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia por meio da tentativa de, no dia, reduzir:
(A) a potência dos aparelhos e dispositivos elétricos.
(B) o tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos.
(C) o consumo de energia elétrica convertida em energia térmica.
(D) o consumo de energia térmica convertida em energia elétrica.
(E) o consumo de energia elétrica através de correntes de fuga.
Resolução:
Todas as recomendações que foram dadas sugerem que o consumo de energia elétrica pode ser reduzido se evitarmos as perdas desnecessárias de energia em razão do efeito Joule. O efeito Joule explica que a passagem de corrente elétrica por meios resistivos produz calor, o que configura um desperdício de energia elétrica
Alternativa: C

04) (UTFPR) Em um dia frio, certo chuveiro elétrico é ligado para dissipar uma potência de 7200 W. Se o tempo em que permanece ligado é de dez minutos, a energia elétrica que consome, em kWh, é de:
(A) 1,5
(B) 1,8
(C) 2,2
(D) 3,0
(E) 1,2
Resolução:
A resolução do exercício exige que sejam feitas algumas conversões de unidades, a fim de que encontremos a resposta na unidade adequada, o kWh. Para tanto, devemos transformar a potência, que está em watts, em quilowatts, dividindo-a pelo fator 1000, além de transformar o intervalo de tempo em horas, dividindo-o por 60. Confira o cálculo:
P = 7200 = 7,3 kW
Δt = 10/60 h
E = P . Δt
E = 7.2 . 10/50
E = 1,2 kWh
O consumo obtido é de 1,2 kWh.
Alternativa: E

05) (Enem) Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada.
superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção.
Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 110 V em uma residência possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão, utiliza 2100 W; na posição primavera, 2400 W; e na posição inverno, 3200 W.
Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado?
(A) 40 A
(B) 30 A
(C) 25 A
(D) 23 A
(E) 20 A
Resolução:
Vamos utilizar a maior potência de operação do chuveiro para o cálculo. Fazendo isso, descobriremos qual é a maior corrente que pode atravessá-lo.

Com base na resposta e nas alternativas, percebe-se que é o fusível a ser utilizado deve ser de 30 A
Alternativa: B

ENERGIA NUCLEAR
Energia Nuclear - Também chamada de energia atômica –, a produção de eletricidade ocorre por intermédio do aquecimento da água, que se transforma em vapor e ativa os geradores. Nas usinas nucleares, o calor é gerado em reatores onde ocorre uma reação chamada de fissão nuclear a partir, principalmente, do urânio-235, um material altamente radioativo.

ENERGIA EÓLICA
Energia Eólica (ar em movimento) - Ela já foi utilizada para produzir energia mecânica nos moinhos. Atualmente é usada com o auxílio de turbinas, para produzir energia elétrica. É atraente por não causar danos ambientais e ter custo de produção baixo em relação a outras fontes alternativas de energia.
QUESTÕES RESOLVIDAS
06) Brasil vem se tornando um país que utiliza cada vez mais fontes renováveis de energia, embora ainda haja uma necessidade de diversificar os tipos de produção existentes no país. Os dois principais tipos de fontes de energia renováveis utilizados pelo Brasil atualmente são:
(A) eólica e solar
(B) nuclear e hidrelétrica
(C) hidrelétrica e biomassa
(D) eólica e biomassa
(E) solar e hidrelétrica
Resolução:
As duas principais fontes de energia utilizadas no Brasil e classificadas entre as renováveis são as hidrelétricas, para a produção de eletricidade, e a biomassa, principalmente na produção dos biocombustíveis, com destaque para o etanol.
Alternativa: C

07) A energia solar apresenta muitos fatores positivos, como o fato de ser renovável, ocupar espaços reduzidos em comparação a outras fontes e não emitir poluentes na atmosfera. Além disso, a energia advinda dos raios solares é abundante e pode ser bastante produtiva quando devidamente aproveitada. No entanto, ela apresenta algumas desvantagens, destacando-se a:
(A) a baixa necessidade nas regiões de maior insolação.
(B) os elevados custos das instalações.
(C) a inacessibilidade em lugares remotos.
(D) a frequente necessidade de manutenção.
Resolução:
Entre as desvantagens apresentadas pela energia solar, podemos citar: o baixo rendimento, dificuldade de armazenamento, dependência das condições climáticas e, principalmente, o alto custo dos seus aparelhos, equipamentos e técnicas de instalação.
Alternativa: B

08) O desenvolvimento da queima da biomassa resulta de estratégias para reduzir, principalmente, os impactos gerados pela utilização de combustíveis fósseis na sociedade. Embora o carvão mineral e o petróleo ainda sejam recursos naturais centrais na sociedade atual, os biocombustíveis vêm ganhando cada vez mais relevância no cenário nacional e internacional das fontes de energia.
Sobre a biomassa, é INCORRETO afirmar que:
(A) apresenta como vantagem o baixo custo de operação e a facilidade de armazenamento e transporte.
(B) é uma fonte de energia poluente, porém em menor intensidade se comparada aos demais combustíveis.
(C) a biomassa pode ser utilizada a partir do reaproveitamento de resíduos agrícolas, tais como o bagaço de cana-de-açúcar.
(D) por definição, entende-se por biomassa as diferentes formas de energia advindas de material inorgânico.
(E) apesar de menos poluente, o cultivo em larga escala de vegetais para a biomassa pode causar prejuízos ambientais.
Resolução:
a) Correto – a biomassa, por tratar-se de matérias-primas basicamente primárias, é de fácil cultivo, transporte e armazenamento.
b) Correto – a queima da biomassa também polui a atmosfera e gera impactos, porém em menor escala.
c) Correto – a queima de materiais animais e vegetais, incluindo restos, caracteriza a biomassa.
d) Incorreto– a biomassa é advinda de material orgânico.
e) Correto – a expansão do cultivo de bens agrícolas para biomassa e biocombustíveis pode ampliar o problema do desmatamento e causar impactos ambientais.
Alternativa: D

09) (PUC-SP) “A energia que move a máquina Terra provém da gravidade, do interior da Terra e dos próprio movimento do planeta, mas em grau muito superior provém do Sol, da radiação solar”.
A energia solar é uma das fontes de energia que atua no planeta Terra. Ela é, no planeta,
(A) o principal fator construtor das estruturas e formas de relevo.
(B) um item secundário na formação das coberturas vegetais.
(C) um fator de desequilíbrio que altera as dinâmicas terrestres.
(D) o elemento essencial que dá origem aos sistemas e tipos climáticos.
(E) uma fonte em vias de extinção, daí o valor de outras formas de energia.
Resolução:
A energia solar é bastante utilizada pelo homem não apenas para a geração de eletricidade, mas para muitas atividades em seu dia a dia. A presença do calor e da luz solar possibilita e interfere em uma gama muito variada de elementos terrestres, com destaque para o clima, bastante regulado pela atividade da radiação advinda do Sol.
Alternativa: D

ENERGIA TÉRMICA

Energia Térmica - quando vamos passar roupas, a energia elétrica é transformada em energia térmica através do ferro de passar.
ENERGIA HIDRELÉTRICA 
Usina Hidrelétrica – É o aproveitamento da água dos rios para a movimentação das turbinas de eletricidade.
ENERGIA SOLAR

Usina Solar - É proveniente de uma fonte inesgotável: o Sol. Os painéis solares possuem células fotoelétricas que transformam a energia proveniente dos raios solares em energia elétrica. Tem a vantagem de não produzir danos ao meio ambiente.

ENERGIA DAS MARÉS
Energia das Marés (maremotriz) - É o aproveitamento da subida e descida das marés para a produção de energia elétrica, funcionando de forma relativamente semelhante a uma barragem comum. Além das barragens, são construídas eclusas e diques, que permitem a entrada e a saída da água durante as cheias e as baixas das marés, o que propicia a movimentação das turbinas.

RECURSOS ENERGÉTICOS

Combustíveis fósseis: Pode ser empregada tanto para o deslocamento de veículos de pequeno, médio e grande porte quanto para a produção de eletricidade em estações termoelétricas. Os três tipos principais são: o petróleo, o carvão mineral e o gás natural, mas existem muitos outros, como o nafta e o xisto betuminoso.

Biocombustíveis - São considerados como um tipo de biomassa, pois também são produzidos a partir de vegetais de origem orgânica para a geração de combustível, que é empregado principalmente nos meios de transporte em geral.

Biomassa - Consiste na queima de substâncias de origem orgânica para a produção de energia, ocorrendo por meio da combustão de materiais como a lenha, o bagaço de cana e outros resíduos agrícolas, restos florestais e até excrementos de animais.

QUESTÕES RESOLVIDAS
10) (Enem,/2015) Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m², que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m² e rendimento de 30%.
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de
(A) 1,0 s.    
(B) 4,0 s.    
(C) 10 s.    
(D) 33 s.    
(E) 300 s.
Resolução:
Pot = 1000(W/m²) . 9,0 (m²) . 30% = 2700 W
Teorema da Energia Cinética (TEC) 
τ_result. = mv²/2 - m(v₀)²/2 
Pot.Δt = mv²/2 - 0
2700 . Δt = 200 . (108/3,6)² /2    →    Δt ≅ 33 s
Resposta: D

11) (UNESP) A figura ilustra um brinquedo oferecido por alguns parques, conhecido por tirolesa, no qual uma pessoa desce de determinada altura segurando-se em uma roldana apoiada numa corda tensionada. Em determinado ponto do percurso, a pessoa se solta e cai na água de um lago.
Considere que uma pessoa de 50 kg parta do repouso no ponto A e desça até o ponto B segurando-se na roldana, e que nesse trajeto tenha havido perda de 36% da energia mecânica do sistema, devido ao atrito entre a roldana e a corda. No ponto B ela se solta, atingindo o ponto C na superfície da água. Em seu movimento, o centro de massa da pessoa sofre o desnível vertical de 5 m mostrado na figura.
Desprezando a resistência do ar e a massa da roldana, e adotando g = 10 m/s² , pode-se afirmar que a pessoa atinge o ponto C com uma velocidade, em m/s, de módulo igual a:
(A) 8
(B) 10
(C) 6
(D) 12
(E) 4
Resolução:
Se houve dissipação de 36% da energia mecânica do sistema, então a energia mecânica final (cinética) é igual a 64% da energia mecânica inicial (potencial gravitacional).
E_{MECÂNICA FINAL} = 0,64 E_{MECÂNICA INICIAL}
m.V² = 0,64 m.g.h
  2
v² = (2.0,64.10.5) ½
v = (64)½
v = 8 m/s
Alternativa: A

12) Uma bola de futebol de 300g (0,3kg) largada a uma altura de 4 metros, observe a figura abaixo.
Sendo assim, para calcularmos a energia potencial gravitacional basta substituirmos os valores para a massa do corpo (m), a aceleração gravitacional (g)e a altura em que o corpo se encontra (h).
Resolução:
Ep = m.g.h
Ep =0,3 . 9,8 . 4
Ep = 11,76 J

13) Um jovem escorrega por um tobogã aquático, com uma rampa retilínea, de comprimento L, como na figura, sem impulso, ele chega ao final da rampa com uma velocidade de cerca de 6 m/s. Para que essa velocidade passe a ser de 12 m/s. mantendo-se a inclinação da rampa, será necessário que o comprimento dessa rampa passe a ser aproximadamente de:
(A) L/2
(B) L
(C) 1,4 L
(D) 2 L
(E) 4 L
Resolução:
Lendo o exercício percebemos que os dados envolvem variáveis presentes na energia cinética e na energia potencial gravitacional. Como não há atrito, podemos afirma que a energia se conserva, logo:
Eg = Ec
Sendo
Eg = m.g.h
Ec = m.v²/2
Então:
m . g . h = m . v² / 2
g . h = v² / 2
Assim, podemos encontrar os valores das alturas correspondentes de cada velocidade.
m . g . h = m . v² / 2
g . h = v² / 2
h = v² / 2.g
h1 = (6)² / 20 = 1,8 m
h2 = (12)² / 20 = 7,2 m
Agora que sabemos as alturas correspondentes podemos fazer uma proporção para achar a relação entre as alturas.
h1 / h2 = L1 / L2
L2 = 7,2 . L1 / 1,8
L2 = 4 . L1
Alternativa: E

14)(Unicamp) Denomina-se energia eólica a energia cinética contida no vento. Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação e, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, é gerada energia elétrica. Existem atualmente, na região que mais produz energia eólica no Brasil, 306 usinas em operação, com o potencial de geração elétrica de aproximadamente 7.800 MWh (dados do Banco de Informações de Geração da ANEEL, 2016).
Se nessa região, por razões naturais, a velocidade do vento fosse reduzida, mantendo-se a densidade do ar constante, teríamos uma redução de produção de energia elétrica.
Indique a região em questão e qual seria a quantidade de energia elétrica produzida, se houvesse a redução da velocidade do vento pela metade.
(A) Região Sul; 3.900 MWh.
(B) Região Nordeste; 1.950 MWh.
(C) Região Nordeste; 3.900 MWh.
(D) Região Sul; 1.950 MWh.
Resolução:
Ec = ?
V = 1
m - 1
Ec = mV² / 2
Observação: se tivermos um número qualquer multiplicado por V², obteremos um valor. Se pegarmos o valor de V² e dividi-lo pelar metade o resultado será 4 vezes menos.
Aplicando esse conceito basta dividir 7 800 / 4 = 1950 (aplicando os conhecimentos de geografia sobre as regiões brasileira).
Alternativa: B

15) (Unicamp/2016) Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmo tamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade.
Se necessário, utilize g = 10 m/s².
O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é
(A) 5 x 10^-3
(B) 5 x 10^-4
(C) 5 x 10^-5
(D) 5 x 10^-6
Resolução: 
Nesse caso temos Energia Potencial Gravitacional.
Ep = ?
m = 50 g      5 . 10^-2 kg
g = 10 m/s²
h = 1 mm      0,001m. Se a fibra se moveu apenas 10% isso que dizer que a massa de deslocou 0,0001m.
Ep = mgh
Ep = 5 x 10^-2 x 10 x 10^-4
Ep = 50 x 10^-6
Ep = 5 x 10^-5
Alternativa: C

16) (Unicamp/2014) A altura do Morro da Urca é de 220 m e a altura do Pão de Açúcar é de cerca de 400 m, ambas em relação ao solo.
A variação da energia potencial gravitacional do bondinho com passageiros de massa total       M = 5000 kg, no segundo trecho do passeio, é (Use g = 10 m/s².)
(A) 11 x 10⁶
(B) 20 x 10⁶
(C) 31 x 10⁶
(D) 9 x 10⁶
Resolução: 
Nesse caso temos Energia Potencial Gravitacional.
Primeiro trecho do passeio.
Ep₁ = ?
m =  5 x 10³ kg
g = 10 m/s²
h = 220 m
EP₁ = mgh
Ep₁ = 5 x 10³ x 10 x 220
Ep₁ = 11⁶
Segundo trecho do passeio.
Ep₂= ?
m =  5 x 10³ kg
g = 10 m/s²
h = 400 m
Ep₂ = mgh
Ep₂= 5 x 10³ x 10 x 400
Ep₂= 2 x 10⁶
Ep₂  –  Ep1 =  9 x 10⁶
Alternativa: D

17) Apesar de um relativo declínio nas últimas décadas, esse recurso natural continua sendo a mais importante fonte de energia da atualidade. Trata-se de uma fonte não renovável e que atua na produção de eletricidade, combustíveis e na constituição de matérias-primas para inúmeros produtos, como a borracha sintética e o plástico.
A descrição acima refere-se:
(A) ao gás natural
(B) ao xisto betuminoso
(C) à água
(D) ao petróleo
(E) ao carvão mineral
Resolução:
A principal fonte de energia da atualidade é o petróleo. Ele fornece fontes para usinas produtoras de eletricidade e atua na produção de combustíveis automotivos. Por ser um combustível fóssil, trata-se de uma fonte de energia não renovável.
Alternativa: D

18) Enumere a segunda coluna a partir da primeira, classificando corretamente as diferentes fontes de energia existentes.
Coluna 01
( 1 ) Fontes renováveis
( 2 ) Fontes não renováveis
Coluna 02
(    ) Energia do Carvão
(    ) Energia Eólica
(    ) Energia Solar
(    ) Energia do Petróleo
(    ) Energia Geotérmica
(    ) Energia Atômica
(    ) Energia das Ondas das Marés
Resolução:
Fontes de energia renováveis: eólica, solar, geotérmica, das ondas das marés, entre outras.
Fontes de energia não renováveis: carvão, petróleo, atômica (urânio ou tório), entre muitas outras.
Resposta: a sequência correta: 2, 1, 1, 2, 1, 2, 1.

19) O Brasil é um dos países que apresentam os maiores potenciais hidrelétricos do mundo, o que justifica, em partes, o fato de esse tipo de energia ser bastante utilizado no país. As usinas hidrelétricas são bastante elogiadas por serem consideradas ambientalmente mais corretas do que outras alternativas de produção de energia, mas vale lembrar que não existem formas 100% limpas de realizar esse processo.
Assinale a alternativa que indica, respectivamente, uma vantagem e uma desvantagem das hidroelétricas.
(A) não emitem poluentes na atmosfera; porém não são muito eficientes.
(B) são ambientalmente corretas; porém interferem diretamente no efeito estufa.
(C) a produção pode ser controlada; porém os custos são muito elevados.
(D) ocupam pequenas áreas; porém interferem no curso dos rios.
(E) a construção é rápida; porém duram pouco tempo.
Resolução:
Entre as vantagens das hidroelétricas, citam-se: não emitem poluentes, são renováveis, a produção pode ser controlada ou administrada; possui uma eficiência considerável; duram muito tempo.
Entre as desvantagens, podemos elencar: são não totalmente corretas no campo do meio ambiente; ocupam grandes áreas; possuem custos elevados de construção; interferem nos cursos d'água; a construção é demorada.
Alternativa: C

20) (CESPE/UnB) A produção de combustíveis oriundos da biomassa faz parte das políticas de governo de vários países, entre os quais se inclui o Brasil. A respeito desse tema, julgue os itens subsequentes.
1. O aumento da produção de etanol no Brasil tem reduzido a concentração da posse de terras e incentivado a diversificação agrícola.
2. No setor de transportes, o uso de biocombustíveis tem sido considerado uma solução para a redução de gases de efeito estufa, o que atende aos propósitos do Protocolo de Quioto.
3. Atualmente, a agroindústria açucareira, tal como ocorreu no período colonial, fornece matéria-prima energética e promove a interiorização da população brasileira.
Resolução:
1. Falso – A produção de etano vem contribuindo para aumentar as áreas de latifúndio de cana-de-açúcar no Brasil, contribuindo para elevar a concentração fundiária.
2. Verdadeiro – Umas das propostas do Protocolo de Quioto era diminuir a emissão de poluentes na atmosfera. Essa redução é uma das características do uso de biocombustíveis.
3. Falso – A agroindústria açucareira, no período colonial, não fornecia matéria-prima de caráter energético, além de destinar para a exportação a sua produção. Não ocorreu também uma interiorização da população brasileira, uma vez que essas áreas eram predominantes no litoral do Nordeste do país.

21) (FATEC) Um bloco de massa 0,60kg é abandonado, a partir do repouso, no ponto A de uma pista no plano vertical. O ponto A está a 2,0m de altura da base da pista, onde está fixa uma mola de constante elástica 150 N/m. São desprezíveis os efeitos do atrito e adota-se g =10m/s².
A máxima compressão da mola vale, em metros:
(A) 0,80
(B) 0,40
(C) 0,20
(D) 0,10
(E) 0,05
Resolução
Sabendo que o sistema não tem perda de energia e, pela lei de conservação de energia temos:
Energia inicial = Energia final
Energia potencial ( m . g . h ) = Energia elástica ( k . x² / 2 )
m . g . h = k . x² / 2
0,60 . 10 . 2,0 = (150 . x²) / 2
24 = 150 . x²
x² = 24 / 150
x² = 0,16
x = 0,4 m
Alternativa: B

22) Um caminhão de 3 t (3.000 kg) de massa e uma bicicleta de 10kg de massa movem-se com velocidade de 20 km/h (~5,6 m/s). Das afirmações abaixo, qual é a verdadeira?
(A) a quantidade de movimento é uma grandeza escalar e, portanto, não depende nem da direção nem do sentido da velocidade.
(B) como o caminhão e a bicicleta têm a mesma velocidade, a quantidade de movimento também é a mesma.
(C) a quantidade de movimento do caminhão tem valor 16,8 kg. m/s e sempre o mesmo sentido de sua velocidade.
(D) os vetores quantidade de movimento do caminhão e da bicicleta serão iguais caso eles tenham velocidades com mesma direção e mesmo sentido.
(E) o valor da quantidade de movimento de cada um deles é diferente porque suas massas são diferentes.
Resolução
São dados:
M = 3.000 kg
m = 10 kg
V_M = 5,6 m/s
v_m = 5,6 m/s
A quantidade de movimento é dada por: 
Q = M.V
onde:
Q = quantidade de movimento
M = massa do corpo
V = velocidade do corpo
Como as velocidades são iguais, V_M = v_m, suas quantidades de movimento diferem pela massa.
Alternativa: E

23) (Impulso) Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) em cada uma das afirmativas.
Sobre a grandeza física impulso, pode-se afirmar:
(    ) O impulso é uma grandeza instantânea.
(    ) A direção e o sentido do impulso são os mesmos da força aplicada sobre o corpo.
(    ) A força que produz o impulso é causada pela interação dos corpos que colidem.
(    ) O impulso mede a quantidade de movimento do corpo.
A seqüência correta é:
(A) V – V – F – F
(B) F – V – V – F
(C) V – F – V – V
(D) F – F – F – V
(E) F – V – V - V
Resolução
( F ) O impulso pode ser exercido em um intervalo de tempo.
( V ) Com o I = F . ∆t , ele tem mesma direção e sentido da força que o originou.
( V ) Porque é necessário que haja contato entre os corpos.
( F ) O impulso mede a variação da quantidade de movimento de um corpo.
Alternativa: B

24) Imagine uma montanha russa realizando o famoso loop, onde o carrinho da uma volta completa ficando de cabeça para baixo. Podemos dizer que há conservação de energia mecânica?
Resolução
Somente há conservação de energia mecânica caso não haja atrito nos trilhos. Assim, a energia potencial gravitacional do carrinho que será máxima no ponto mais alto do círculo será transformada em energia cinética no ponto mais baixo.

25) Uma bola de tênis, de massa m = 200g e velocidade  v₁ = 10 m/s, é rebatida por um jogador, adquirindo uma velocidade v₂ de mesmo valor e direção que v₁, mas de sentido contrário.
a) Qual foi a variação da quantidade de movimento da bola?
b) Supondo que o tempo de contato da bola com a raquete foi de 0,01 s, qual o valor da força que a raquete exerceu sobre a bola (admitindo que esta força seja constante)?
Resolução
a) Para iniciar a resolução é necessário lembrar que no SI utilizamos o Kg, então a massa do corpo será m = 0,2 kg.
O valor de sua quantidade de movimento no instante em que a bola atinge a raquete é:
Q₁= m.v₁
Q₁= 0,2 . 10
Q₁ = 2 m/s
No instante em que ela abandona a raquete, sua quantidade de movimento vale:
Q₂ = m . v₂
Q₂ = 0,2.10
Q₂ = 2 kg.m/s
Lembrando que Q₁ e Q₂ são vetores, eles têm a mesma direção e sentidos opostos. Adotando o sentido de ida da bola como sendo negativo e o sentido contrário como positivo, podemos afirmar que a quantidade de movimento da bola variou de -2kg.m/s para +2kg.m/s, logo a variação da quantidade de movimento é dada por:
ΔQ = Q₂ – Q₁
ΔQ = 2 – (-2)
ΔQ = 2 + 2
ΔQ = 4 kg.m/s
Resposta: F = 4 . 10² N
b) O impulso I = F . Δt que a raquete exerceu na bola é igual a variação da quantidade de movimento.
F. Δt = ΔQ
F.0,01 = 4
F = 4 / 0,01
F = 400N
F = 4. 10² N
Resposta: F = 4 . 10² N

RESOLVIDOS
26) O elemento químico utilizado para a obtenção de energia nuclear é:
(A) Urânio
(A) Césio
(C) Hidrogênio
(D) Tório
(E) Chumbo
Resolução:
a) Verdadeiro – através do enriquecimento e fissão nuclear é obtida a energia nuclear.
b) Falso – elemento químico não utilizado para a obtenção de energia nuclear.
c) Falso – não é utilizado na produção de energia nuclear.
d) Falso – não é possível obter energia nuclear através do Tório.
e) Falso – não é utilizado na produção de energia nuclear.
Alternativa: A

27) Alemanha anuncia fechamento de todas as usinas nucleares até 2022
A coalizão do governo alemão anunciou nesta segunda-feira um acordo para o fechamento de todas as usinas nucleares do país até 2022 […]. A chanceler (premiê) Angela Merkel havia estabelecido uma comissão de ética para analisar a energia nuclear após o desastre ocorrido na usina japonesa de Fukushima.
O motivo que levou a Alemanha, segundo a notícia acima, a acabar com a utilização da matriz nuclear de energia está em algumas de suas desvantagens, entre as quais, podemos citar:
(A) a emissão em massa de poluentes radioativos na atmosfera
(B) o resfriamento excessivo da água do mar utilizada para manutenção das turbinas
(C) o risco de acidentes e de contaminação radioativa
(D) a elevada deposição de lixo em áreas imediatamente próximas
Resolução:
Após os acidentes referentes ao vazamento de material radioativo na usina de Fukushima, no Japão, os debates sobre a energia nuclear tornaram-se mais acirrados no mundo, a ponto de a Alemanha anunciar o fechamento de toda a sua matriz a fim de evitar a ocorrência de contaminação radioativa.
Alternativa: C

28) Ucrânia defende energia nuclear 25 anos após Chernobyl
Primeiro-ministro ucraniano, Nikolai Azarov, afirmou que usinas são "parte inalienável do progresso científico" […]. “Para a Ucrânia, um país obrigado a comprar gás e petróleo, não há alternativa à energia nuclear", ressaltou o chefe do Governo do país que em 26 de abril de 1986 foi palco do maior desastre nuclear da história.
Apesar de polêmica, a energia nuclear possui os seus defensores em função de alguns dos seus vários pontos positivos, entre os quais, é possível destacar corretamente:
(A) Impactos ambientais nulos na fauna e na flora
(B) Utiliza de recursos naturais renováveis
(C) Gera muitos empregos sem necessidade de qualificação
(D) Emissão nula de poluentes responsáveis pelo efeito estufa
Resolução:
O principal aspecto considerado positivo nas usinas nucleares é a não emissão de poluentes e agentes do efeito estufa, como o CO₂ e o gás metano, embora a atividade gere impactos nos ecossistemas por meio da alteração das temperaturas da água utilizada no resfriamento das turbinas, necessite de mão de obra altamente qualificada e não
Alternativa: D

29) Acordo nuclear com Irã enfrenta sérias dificuldades na reta final
Seis grandes potências conseguiram fechar, há um ano, um histórico acordo nuclear com o Irã, que resultaria no fim de seu isolamento internacional. Os detalhes vêm sendo negociados desde então e, a três dias para o fim do prazo estipulado, as principais questões ainda precisam ser resolvidas. “Queremos chegar a um acordo, mas não pode ser qualquer um, mas um que funcione”, afirmou na quinta-feira o secretário de Estado norte-americano, John Kerry, depois de se reunir com o ministro de Relações Exteriores da França, Laurent Fabius, que acrescentou: “Importantes pontos de divergência persistem” […].
O debate a respeito do programa de energia nuclear do Irã diz respeito, em termos geopolíticos,
(A) à possível fabricação de armas nucleares que mudaria as configurações de poder no Oriente Médio.
(B) ao risco iminente de vazamento e contaminação generalizada em função do pouco domínio do país sobre esse tipo de tecnologia.
(C) à possibilidade de o Irã tornar-se uma potência energética e iniciar uma troca de eletricidade por petróleo com os países da OPEP.
(D) às restrições internacionais sobre a utilização de energia atômica para abastecimento elétrico dos países, em função da pressão das organizações ambientais.
Resolução:
O Irã vem, ao longo dos últimos anos, desenvolvendo uma tecnologia nuclear que, segundo o país, é para fins pacíficos. No entanto, os Estados Unidos e outros países impuseram sanções econômicas ao país, alegando que os iranianos estariam desenvolvendo armas nucleares para fins bélicos na região do Oriente Médio.
Alternativa: A

30) (UERJ)
O uso da energia nuclear ainda é considerado uma opção polêmica. Pela análise do gráfico, pode-se identificar o período em que os investimentos nessa forma de gerar energia alcançaram o seu auge.
As duas conjunturas que explicam os altos investimentos nesse período são:
(A) política da Detente e crise ambiental
(B) integração europeia e Guerra do Golfo
(C) crise do petróleo e corrida armamentista
(D) enfraquecimento da OPEP e Guerra Fria
Resolução:
A elevação dos gastos e investimentos em relação à energia nuclear, sobretudo nos Estados Unidos e na Europa, ocorreu ao longo dos anos 1970, período em que o mundo viveu o choque do Petróleo, estabelecido pela OPEP após os acontecimentos no Oriente Médio relativos à Guerra do Yom Kippur. Por isso, as potências internacionais precisaram investir em outras fontes de energia, incluindo, nesse caso, a matriz nuclear.
Outro fato relacionado com esse crescimento foi a Guerra Fria, em que as duas grandes potências (EUA x URSS) buscavam um aperfeiçoamento da tecnologia nuclear para fins estruturais e, principalmente, bélicos.
Alternativa: C

31) (UDESC-2009) Sobre a produção de energia nuclear no Brasil, assinale a alternativa incorreta.
(A) Das quarenta usinas já previstas, além de Angra 3 e 4, com capacidade de 1000 MW cada, duas ficarão em Santa Catarina
(B) As obras de Angra 3 deverão começar até abril de 2009. O maior desafio para a conclusão das obras são as exigências feitas pelo Ministério do Meio Ambiente, entre elas, uma solução definitiva para o lixo de média e alta radioatividade.
(C) A Eletronuclear já se prepara para dar início às obras de Angra 3, cujo projeto está parado há 22 anos
(D) O custo de geração de uma usina nuclear é maior que o de outras fontes, o que pode encarecer o preço médio da energia no país
(E) A energia nuclear responde por uma fatia de 17% da geração elétrica mundial, segundo dados da Eletronuclear de 2006. No Brasil, essa fatia é de 2,5% de acordo com dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) também de 2006.
Alternativa: A

32) (Enem) A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco as diversas formas de vida aquática que dependem desse gás. Se essa elevação de temperatura acontece por meios artificiais, dizemos que existe poluição térmica. As usinas nucleares, pela própria natureza do processo de geração de energia, podem causar esse tipo de poluição.
Que parte do ciclo de geração de energia das usinas nucleares está associada a esse tipo de poluição?
(A) Fissão do material radioativo.
(B) Condensação de vapor de água ao final do processo
(C) Conversão de energia das turbinas pelos geradores.
(D) Aquecimento da água líquida para gerar vapor-d’água.
(E) Lançamento do vapor-d’água sobre as pás das turbinas
Alternativa: B

33) (PUC-RIO)
A charge apresentada, além de lembrar os tristes acontecimentos ocorridos há vinte anos, após o acidente na usina termonuclear de Chernobyl, na Ucrânia, lembra que seus efeitos ainda estão presentes. Ao que parece, os impactos ambientais no continente europeu continuam a causar preocupação em escala mundial. Das opções a seguir, marque a única que NÃO corresponde a uma preocupação relacionada ao uso e à produção desse tipo de matriz energética.
(A) a alta rentabilidade da produção e comercialização de tal energia pode não compensar os eventuais problemas socioambientais e políticos causados pelo vazamento de lixo tóxico das usinas.
(B) os projetos de usinagem termonuclear da atualidade estão ligados, na sua totalidade, a desejos geopolíticos preocupantes de países que têm por objetivo o desenvolvimento de um arsenal nuclear que poderá, dentre outros problemas, acionar conflitos regionais de impactos globais.
(C) os custos na construção de um sistema de proteção das usinas termonucleares são muito superiores aos gastos com a manutenção de usinas hidroelétricas, apesar destas, no continente europeu, dependerem dos aspectos morfoclimáticos.
(D) o perigo de doenças graves causadas pelo contato com produtos agrícolas, água potável, ar atmosférico e outros materiais contaminados por radioatividade fazem com que, constantemente, movimentos políticos diversos e a sociedade civil organizada lutem pela não proliferação da produção e comercialização desse tipo de energia.
(E) o acúmulo de lixo tóxico gerado pelas usinas necessita de cuidados especiais de longo prazo e a proteção permanente para os efeitos nocivos da radioatividade não é consenso entre os pesquisadores.
Alternativa: E

34) (ENEM)

O impacto apresentado nesse ambiente tem sido intensificado pela
(A) intervenção direta do homem ao impermeabilizar o solo urbano.
(B) irregularidade das chuvas decorrentes do fenômeno climático El Niño.
(C) queima de combustíveis fósseis como o carvão, o petróleo e o gás natural.
(D) vaporização crescente dos oceanos devido ao derretimento das geleiras.
(E) extinção de organismos marinhos responsáveis pela produção de oxigênio.
Resolução:
queima de combustíveis fósseis como o carvão, o petróleo e o gás natural. Como mostrado na imagem, a grande presença de CO₂, efeito da queima de combustíveis pela indústria e por automóveis, tem um grande impacto sobre alguns seres vivos marinhos como: moluscos, corais, equinodermos e microrganismos com carapaça.
Alternativa:  C

35) (ENEM) Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global?
(A) Óleo diesel.
(B) Gasolina.
(C) Carvão mineral.
(D) Gás natural.
(E) Vento.
Resolução:
Vento. A energia eólica (energia dos ventos) além de ser renovável é compreendida como uma energia limpa. A produção de energia elétrica é feita através de turbinas aerogeradoras e não envolve nenhum tipo de queima, sendo a mais recomendável para a diminuição dos gases que causam o efeito estufa.
Alternativa: E

36) (ENEM) Empresa vai fornecer 230 turbinas para o segundo complexo de energia à base de ventos, no sudeste da Bahia. O Complexo Eólico Alto Sertão, em 2014, terá capacidade para gerar 375 MW (megawatts), total suficiente para abastecer uma cidade de 3 milhões de habitantes. A opção tecnológica retratada na notícia proporciona a seguinte consequência para o sistema energético brasileiro:
(A) Redução da utilização elétrica.
(B) Ampliação do uso bioenergético.
(C) Expansão das fontes renováveis.
(D) Contenção da demanda urbano-industrial.
(E) Intensificação da dependência geotérmica.
Resolução:
Expansão das fontes renováveis. Segundo o texto, uma empresa fornecerá "230 turbinas para o segundo complexo de energia [elétrica] à base de ventos". Isso representa um aumento da produção de energia eólica (energia dos ventos), que é uma das grandes fontes de energia renovável.
Alternativa: C

37) (PUC-Rio) O incêndio na Usina Nuclear de Fukushima, no Japão, após o tsunami do dia 11 de março de 2011, reacendeu as discussões internacionais sobre a sustentabilidade desse tipo de energia. Os defensores da produção de energia nuclear afirmam que uma das suas vantagens é:
(A) a necessidade nula de armazenamento de resíduos radioativos.
(B) o menor custo quando comparado às demais fontes de energia.
(C) a baixa produção de resíduos emissores de radioatividade.
(D) o reduzido grau de interferência nos ecossistemas locais.
(E) a contribuição zero para o efeito de estufa global.
Resolução:
a contribuição zero para o efeito de estufa global. A produção de energia em usinas nucleares não é poluente, não contribui para o efeito estufa. Os riscos relacionados a esse tipo de fonte de energia esta relacionado aos possíveis acidentes, como em Fukushima, e no descarte dos resíduos radioativos utilizados no processo.
Alternativa: A

38) (PUC-RS) - INSTRUÇÃO: Para resolver a questão, leia o texto a seguir, sobre fontes de energia, e selecione as palavras/expressões que preenchem correta e coerentemente as lacunas. O _____ foi importante fonte de energia para a Primeira Revolução Industrial. Atualmente, as maiores reservas estão localizadas no hemisfério _____. É um dos principais responsáveis pela _____, pois sua queima libera grande quantidade de óxido de enxofre na atmosfera.
(A) carvão mineral — norte — chuva ácida
(B) petróleo — sul — poluição dos oceanos
(C) petróleo — sul — chuva ácida
(D) carvão mineral — sul — poluição dos oceanos
(E) petróleo — norte — chuva ácida
Resolução:
carvão mineral — norte — chuva ácida
As primeiras máquinas, importantes na Primeira Revolução Industrial, eram a vapor com a utilização de carvão mineral.
Os principais produtores de carvão mineral do mundo são a China e os Estados Unidos, ambos no hemisfério norte, que juntos são responsáveis por mais da metade de toda a produção mundial.
Os óxidos liberados pela queima de carvão mineral reagem no ambiente e formam ácidos, como o ácido sulfúrico (H₂SO₄), fazendo com que a precipitação possua um pH abaixo de 5,5, considerado chuva ácida.
Alternativa: A

39) (Mackenzie) A civilização moderna está voltada para um alto consumo de energia que é utilizada nas indústrias, nos transportes, nos eletrodomésticos e nas telecomunicações. Nessa busca por energia, o homem vai atrás de várias fontes, tais como,
I. combustíveis fósseis.
II. energia hidrelétrica.
III. energia nuclear.
IV. etanol.
V. energia eólica (energia dos ventos).
Desses 5 tipos,
(A) apenas um é renovável.
(B) apenas dois são renováveis.
(C) apenas três são renováveis.
(D) apenas quatro são renováveis.
(E) todos são renováveis.
Resolução:
apenas três são renováveis.
Das fontes de energia apresentadas na questão, são:
- Fontes renováveis: energia hidrelétrica, etanol e energia eólica;
- Fontes não renováveis: combustíveis fósseis e energia nuclear.
lternativa: C

 

Continua...