ENEM 2021 — questão 127 de Física
Enunciado em texto
É possível ligar aparelhos elétricos de baixa corrente utilizando materiais comuns de laboratório no lugar das tradicionais pilhas. A ilustração apresenta uma montagem que faz funcionar um cronômetro digital.
(Figura: dois conjuntos, cada um com um béquer de CuSO₄(aq) com eletrodo de Cu(s) e um béquer de ZnSO₄(aq) com eletrodo de Zn(s), unidos por papel umedecido com Na₂SO₄(aq). Os dois conjuntos e um cronômetro digital marcando 00:06 estão ligados em série por fios, e um voltímetro indica 2,20 V.)
Utilizando a representação de projetos elétricos, o circuito equivalente a esse sistema é
a) (voltímetro em série com o resistor e uma pilha.)
b) (voltímetro em paralelo; resistor no ramo do meio; duas pilhas em série, na mesma orientação.)
c) (igual à b, mas com a segunda pilha invertida.)
d) (voltímetro em paralelo, resistor no meio e resistores extras junto às pilhas.)
e) (voltímetro em série com o resistor e quatro pilhas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
A questão pede uma tradução: o desenho do laboratório vira símbolos de circuito. Basta identificar três coisas na ilustração e desenhá-las corretamente.
1. Quantas fontes há, e como estão ligadas. São duas pilhas de Daniell — cada uma é um par de béqueres (Cu em CuSO₄ e Zn em ZnSO₄) unidos por uma ponte salina (o papel umedecido com Na₂SO₄). Cada par é UMA pilha, não duas.
E elas estão em SÉRIE, somando. A prova está no visor: cada pilha de Daniell fornece cerca de 1,1 V, e o voltímetro marca 2,20 V — exatamente o dobro.
⚠️ Este número é o dado que decide a questão, e ele está no desenho, não no texto. Se as pilhas estivessem opostas, o voltímetro marcaria zero; se estivessem em paralelo, marcaria 1,10 V. O 2,20 V só é compatível com série somando.
2. O que é o consumidor. O cronômetro digital é o aparelho alimentado: no esquema ele vira um resistor.
3. Onde entra o voltímetro. Voltímetro mede diferença de potencial, e para isso precisa estar ligado em paralelo com o trecho medido — nunca em série. Um voltímetro ideal tem resistência infinita: colocado em série, ele interromperia o circuito e o cronômetro nem ligaria.
Juntando as três: duas pilhas em série somando, alimentando um resistor, com o voltímetro em paralelo. É a alternativa B.
Como separar a B da C, que é a única concorrente real. As duas desenham o voltímetro em paralelo e o resistor no ramo do meio; a diferença está na orientação dos símbolos das pilhas:
| símbolos das pilhas | tensão resultante | |
|---|---|---|
| B | as duas na mesma orientação | ✔ |
| C | a segunda invertida | ✘ |
Na C o cronômetro nem acenderia — e o desenho mostra ele marcando 00:06.
A regra que evita errar isso sempre: no símbolo da pilha, a barra longa é o polo positivo e a curta o negativo. Em série, as f.e.m. só somam quando polos DIFERENTES se encontram (a barra curta de uma no lado da barra longa da outra). Polos iguais se encontrando é oposição.
Por que as outras caem:
• A: desenha o voltímetro em série com o resto do circuito — ele bloquearia a corrente.
• D: acrescenta resistores extras que não existem na montagem (seriam as resistências internas, que o esquema pedido não representa).
• E: desenha quatro pilhas — é a leitura de que cada béquer é uma pilha, quando na verdade cada par de béqueres é uma. E põe o voltímetro em série.
A ideia em uma frase: dois pares de béqueres são duas pilhas em série, o cronômetro é o resistor, e o voltímetro entra em paralelo — o 2,20 V do visor confirma tudo.
Resposta: alternativa B.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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