Energia na física: conceito, tipos e exercícios [Física no Enem]

Você se sente preparado para as questões de física do Enem? E para as questões que envolvem energia na física? Então, confira este artigo!

A energia é um conteúdo que está sendo bastante falado no Exame Nacional do Ensino Médio.

Isso porque estamos vivendo um momento delicado onde há muitas discussões sobre fontes de energia sustentáveis e energia limpa.

Mas e quanto a como o tema aparecer nas questões de física, você está preparado?

Neste artigo, vamos explorar um pouco o que significa o conceito de energia na física e como esse assunto cai nas questões da prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologia .

Você vai conferir:

Qual o conceito de energia para a física?
Quais são os tipos de energia que existem?
Exercícios sobre energia que já caíram no Enem

Qual o conceito de energia para a física?

O conceito de energia é utilizado dentro das ciências da natureza como um todo, aparecendo também na biologia e na química.

Mas é na física que ela tem maior força. Dentro da física, a energia é vista como a capacidade de produzir trabalho.

Ou seja, a energia na física é aquilo que obtemos de determinada fonte para poder produzir alguma coisa.

Por exemplo, quando armazenamos energia solar para recarregar a bateria de um carro.

Nesse caso, puxamos a luz e calor que vem do sol e utilizamos esse tipo de energia como combustível para dar capacidade de trabalho a uma bateria.

Existe um princípio que diz que a energia não pode surgir do nada e que ela não pode ser destruída.

Ou seja, a energia precisa ter uma fonte e a única forma de ela deixar de ser é se for transformada em outro tipo de energia, um diferente da fonte.

Quais são os tipos de energia que existem?

Para expandir um pouco o seu entendimento sobre energia na física, vamos explorar quais são os principais tipos de energia que existem. Confira:

Energia cinética : esta é uma energia que se baseia no movimento. Quando algo se move, esse algo movimenta o seu redor por conta de sua massa. Logo, tudo o que se move tem energia cinética.
Energia potencial : já este tipo de energia depende da posição de um corpo e pode ser armazenada dentro deste corpo.
Energia mecânica : este tipo de energia acontece quando somamos as energias cinéticas e potenciais de um sistema.
Energia térmica : este tipo se encontra em corpos que tenham temperatura acima do zero absoluto. Quando a energia térmica é transferida, recebe o nome de calor .
Energia química : este tipo de energia pode ser obtido devido às ligações químicas. Ela acontece principalmente com a queima de combustíveis, como a gasolina e o álcool.
Energia nuclear : esta energia é obtida a partir da fissão de um núcleo atômico. Ou seja, ela aparece quando há interação entre prótons e nêutrons.
Energia elétrica : este tipo se obtém através da interação entre cargas elétricas que estejam separadas a certa distância uma da outra.
Energia luminosa : é um tipo que se manifesta pela luz, uma energia radiante, que conseguimos perceber com a visão.
Energia sonora : este tipo se manifesta pelas ondas sonoras , podendo ser percebido pelo sentido da audição.

Energia renovável X energia não renovável

Como dissemos na introdução, a energia é um tópico quente no Enem devido às discussões atuais sobre energia renovável e não-renovável e sua relação com a conservação do meio ambiente.

Vamos entender um pouco melhor cada um destes conceitos:

Energia renovável : é aquela que vem de uma fonte que se renova naturalmente ou por ação humana. Por exemplo, a energia eólica ou solar.
Energia não-renovável : já esta categoria agrega aquelas energias que vêm de fontes que não se renovam sozinhas e que um dia terão um fim, como a queima de combustíveis fósseis e carvão, por exemplo.

A questão principal trazida nesta discussão são os resíduos que cada um desses grupos deixa na natureza.

As energias renováveis são consideradas um grupo de energia limpa. Isso porque o impacto delas é nulo no meio ambiente.

Por outro lado, as energias não-renováveis costumam trazer maior impacto, como a poluição do ar, o efeito estufa e a poluição dos rios.

O sol como fonte de energia

Achamos interessante trazer uma seção sobre o sol porque ele é um exemplo de fonte de energia que sustenta o planeta terra de forma natural há muito tempo.

Se formos analisar, grande parte da energia que usamos hoje, natural ou artificial, veio da radiação solar e se manifesta em quatro níveis:

Sol atual : a partir deste sol, temos a luz do dia, a energia nos painéis solares e o alimento das plantas que fazem fotossíntese.
Sol recente : a radiação deste sol gera o calor que aquece o ar e cria os ventos, alimentando as usinas eólicas. É este sol também que forma as nuvens de chuva que alimentam as usinas hidrelétricas com energia cinética e potencial.
Sol passado : este sol fez as plantas crescerem, dando origem a energias químicas, como a queima da madeira.
Sol muito antigo : foi a radiação de um sol muito antigo que energizou os animais que se tornaram os fósseis que utilizamos hoje como petróleo e desdobramos em itens essenciais, como a gasolina e o plástico.

Questões de física sobre energia que já caíram no Enem

Agora que você já entendeu o que é energia na física, quais são seus principais tipos e como o tópico pode aparecer no Enem, vamos às questões para treinar.

Abaixo, você encontra questões que já caíram no Enem. As respostas estarão logo após os exercícios.

Questão 1 – Enem 2018

Visando a melhoria estética de um veículo, o vendedor de uma loja sugere ao consumidor que ele troque as rodas de seu automóvel de aro 15 polegadas para aro 17 polegadas, o que corresponde a um diâmetro maior do conjunto roda e pneu.

Duas consequências provocadas por essa troca de aro são:

Elevar a posição do centro de massa do veículo tornando-o mais instável e aumentar a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro.
Abaixar a posição do centro de massa do veículo tornando-o mais instável e diminuir a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro.
Elevar a posição do centro de massa do veículo tornando-o mais estável e aumentar a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro.
Abaixar a posição do centro de massa do veículo tornando-o mais estável e diminuir a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro.
Elevar a posição do centro de massa do veículo tornando-o mais estável e diminuir a velocidade do automóvel em relação à indicada no velocímetro.

Questão 2 – Enem 2013

Quando a luz branca incide em uma superfície metálica, são removidos elétrons desse material. Esse efeito é utilizado no acendimento automático das luzes nos postes de iluminação, na abertura automática das portas, no fotômetro fotográfico e em sistemas de alarme.

Esse efeito pode ser usado para fazer a transformação de energia

nuclear para cinética.
elétrica para radiante.
térmica para química.
radiante para cinética.
potencial para cinética.

Questão 3 – Enem 2010

No nosso dia a dia deparamo-nos com muitas tarefas pequenas e problemas que demandam pouca energia para serem resolvidos e, por isso, não consideramos a eficiência energética de nossas ações. No global, isso significa desperdiçar muito calor que poderia ainda ser usado como fonte de energia para outros processos. Em ambientes industriais, esse reaproveitamento é feito por um processo chamado de cogeração. A figura a seguir ilustra um exemplo de cogeração na produção de energia elétrica.

HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado).

Em relação ao processo secundário de aproveitamento de energia ilustrado na figura, a perda global de energia é reduzida por meio da transformação de energia

térmica em mecânica.
mecânica em térmica.
química em térmica.
química em mecânica.
elétrica em luminosa.

Questão 4 – Enem 2011

Partículas suspensas em um fluido apresentam contínua movimentação aleatória, chamado movimento browniano, causado pelos choques das partículas que compõem o fluido. A ideia de um inventor era construir uma série de palhetas, montadas sobre um eixo, que seriam postas em movimento pela agitação das partículas ao seu redor. Como o movimento ocorreria igualmente em ambos os sentidos de rotação, o cientista concebeu um segundo elemento, um dente de engrenagem assimétrico. Assim, em escala muito pequena, este tipo de motor poderia executar trabalho, por exemplo, puxando um pequeno peso para cima. O esquema, que já foi testado, é mostrado a seguir.

A explicação para a necessidade do uso da engrenagem com trava é

O travamento do motor, para que ele não se solte aleatoriamente.
A seleção da velocidade, controlada pela pressão nos dentes da engrenagem.
O controle do sentido da velocidade tangencial, permitindo, inclusive, uma fácil leitura do seu valor.
A determinação do movimento, devido ao caráter aleatório, cuja tendência é o equilíbrio.
A escolha do ângulo a ser girado, sendo possível, inclusive, medi-lo pelo número de dentes da engrenagem.