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. 

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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.

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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. 

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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: 

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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 

1. nuclear para cinética.
2. elétrica para radiante.
3. térmica para química.
4. radiante para cinética.
5. 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 

1. térmica em mecânica.
2. mecânica em térmica.
3. química em térmica.
4. química em mecânica.
5. 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 

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

Gabarito 

Agora, confira as respostas corretas para as questões: 

• Questão 1 – Alternativa A
• Questão 2 – Alternativa D
• Questão 3 – Alternativa A
• Questão 4 – Alternativa D