1. 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.
Inovação Tecnológica. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).
A explicação para a necessidade do uso da engrenagem com trava é:
a) O travamento do motor, para que ele não se solte aleatoriamente.
b) A seleção da velocidade, controlada pela pressão nos dentes da engrenagem.
c) O controle do sentido da velocidade tangencial, permitindo, inclusive, uma fácil leitura do seu valor.
d) A determinação do movimento, devido ao caráter aleatório, cuja tendência é o equilíbrio.
e) A escolha do ângulo a ser girado, sendo possível, inclusive, medi-lo pelo número de dentes da engrenagem.
Resolução
Como o movimento browniano é aleatório, as palhetas também podem apresentar movimento aleatório, tendendo a uma situação de equilíbrio (sem a presença do bloco dependurado).
Com o uso da trava, pode-se determinar um único sentido para o movimento, permitindo o movimento ascendente do bloco.
2. O manual de funcionamento de um captador de guitarra elétrica apresenta o seguinte texto:
Esse captador comum consiste de uma bobina, fios condutores enrolados em torno de um ímã permamente. O campo magnético do ímã induz o ordenamento dos polos magnéticos na corda da guitarra, que está próxima a ele. Assim, quando a corda é tocada, as oscilações produzemvariações, com o mesmo padrão, no fluxo magnético que atravessa a bobina. isso induz uma corrente elétrica na bobina, que é transmitida até o amplificador e, daí, para o alto-falante.
Um guitarrista trocou as cordas originais de sua guitarra, que eram feitas de aço, por outras feitas de náilon. Com o uso dessas cordas, o amplificador ligado ao instrumento não emitia mais som, porque a corda de náilon
a) isola a passagem de corrente elétrica da bobina para o alto-falante.
b) varia seu comprimento mais intensamente do que ocorre com o aço.
c) apresenta uma magnetização desprezível sob a ação do ímã permanente.
d) induz correntes elétricas na bobina mais intensas que a capacidade do captador.
e) oscila com uma frequência menor do que a que pode ser percebida pelo captador.
Resolução
A corda da guitarra é de aço e devido ao campo magnético do ímã tem induzido o ordenamento dos polos magnéticos nos imãs unitários da corda. Ao trocar as cordas, por outras de náilon, o ordenamento dos polos quase não ocorre, pois o náilon apresenta magnetização desprezível. Sem a indução eletromagnética, o amplificador ligado ao instrumento não emite som pois não recebe sinal.
3. Em um manual de um chuveiro elétrico são encontradas informações sobre algumas características técnicas, ilustradas no quadro, como a tensão de alimentação, a potência dissipada, o dimensionamento do disjuntor ou fusível, e a àrea da seção transversal dos condutores utlizados.
Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual, verificou que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 amperes. No entanto, intrigou-se com o fato de que o disjuntor ao ser utilizado para uma correta instalação de um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor.
Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência de 4 400 W, a razão entre as suas respectivas resistências elétricas, RA e RB, que justifica a diferença de dimensionamento dos disjuntores, é mais próxima de:
a) 0,3
b) 0,6
c) 0,8
d) 1,7
e) 3,0
Resolução
A resistência elétrica R do chuveiro depende de seu material, de sua geometria e de sua temperatura.
Sendo P a potência e U a tensão elétrica, tem-se:
4. Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a
a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
Resolução
De acordo com o 2º. princípio da Termodinâmica, é impossível a conversão integral de calor em trabalho.
5. Para que uma substância seja colorida ela deve absorver luz na região do visível. quando uma amostra absorve luz visível, a cor que percebemos é a soma das cores restantes que são refletidas ou transmitidas pelo objeto. A Figura 1 mostra o espectro de absorção para uma substância e é possível observar que há um comprimento de onda em que a intensidade de absorção é máxima. Um observador pode prever a cor dessa substância pelo uso da roda de cores (Figura 2); o comprimento de onda correspondente à cor do objeto é encontrado no lado oposto ao comprimento de onda da absorção máxima.
Brown. T. Química e Ciência Central. 2005 (adpatado)
Qual a cor da substância que deu origem ao espectro da Figura 1?
a) Azul.
b) Verde.
c) Violeta.
d) Laranja.
e) Vermelho.
Resolução
Pelo espectro de absorção, observa-se que o comprimento de onda da luz absorvida com mais intensidade é da ordem de 500 nm.
Na figura 2, este comprimento de onda está na faixa da radiação verde e a cor apresentada pela substância que deu origem ao espectro será vermelha.
6. Em um experimento realizado para determinar a densidade da água de um lago, foram utilizados alguns materiais conforme ilustrado: um dinamômetro D com graduação de 0 N a 50 N e um cubo maciço e homogêneo de 10 cm de aresta e 3 kg de massa. inicialmente, foi conferida a calibração do dinamômetro, constatando-se a leitura de 30 N quando o cubo era preso ao dinamômetro e suspenso no ar. Ao mergulhar o cubo na água do lago, até que metade do seu volume ficasse submersa, foi registrada a leitura de 24 N no dinamômetro.
Considerando que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s², a densidade de água do lago, em g/cm³, é
a) 0,6.
b) 1,2.
c) 1,5.
d) 2,4.
e) 4,8.
Resolução
Para a pesagem no ar: Fdin = P = 30N
Para a pesagem no interior do líquido:
F’din = P – E
24 = 30 – E
E = 6,0 N
7. Uma equipe de cientistas lançará uma expedição ao Titanic para criar um detalhado mapa 3D que “vai tirar, virtualmente, o Titanic do fundo do mar para o público”.
A expedição ao local, a 4 quilômetros de profundidade no Oceano Atlântico, está sendo apresentada como a mais sofisticada expedição científica ao Titanic. Ela utilizará tecnologias de imagem e sonar que nunca tinha sido aplicadas ao navio, para obter o mais completo inventário de seu conteúdo. Esta complementação é necessária em razão das condições do navio, naufragado há um século.
O Estado de São Paulo. Disponível em: http://www.estadao.com.br. Acesso em: 27 jul. 2010 (adaptado).
No problema apresentado para gerar imagens através de camadas de sedimentos depositados no navio, o sonar é mais adequado, pois a
a) propagação da luz na água ocorre a uma velocidade maior que a do som neste meio.
b) absorção da luz ao longo de uma camada de água é facilitada enquanto a absorção do som não.
c) refração da luz a uma grande profundidade acontece com uma intensidade menor que a do som.
d) atenuação da luz nos materiais analisados é distinta da atenuação de som nestes mesmos materiais.
e) reflexão da luz nas camadas de sedimentos é menos intensa do que a reflexão do som neste material.
Resolução
O sonar se baseia na reflexão da onda no material a ser identificado. Como a reflexão do som em tais materiais é mais intensa que a da luz, é mais adequado o uso do som do que da luz no fenômeno estudado.
8. Os biocombustíveis de primeira geração são derivados da soja, milho e cana-de-açúcar e sua produção ocorre através da fermentação. Biocombustíveis derivados de material celulósico ou biocombustíveis de segunda geração – coloquialmente chamados de “gasolina de capim” – são aqueles produzidos a partir de resíduos de madeira (serragem, por exemplo), talos de milho, palha de trigo ou capim de crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as matérias-primas são baratas e abundantes.
DALE, B. E.; HUBER, G. W. Gasolina de capim e outros vegetais. Scientific American Brasil.
Ago. 2009. n.° 87 (adaptado).
O texto mostra um dos pontos de vista a respeito do uso dos biocombustíveis na atualidade, os quais
a) são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente e podem propiciar a geração de novos empregos, entretanto, para serem oferecidos com baixo custo, a tecnologia da degradação da celulose nos biocombustíveis de segunda geração deve ser extremamente eficiente.
b) oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto custo, sua implantação não gera empregos, e devese ter cuidado com o risco ambiental, pois eles oferecem os mesmos riscos que o uso de combustíveis fósseis.
c) sendo de segunda geração, são produzidos por uma tecnologia que acarreta problemas sociais, sobretudo decorrente ao fato de a matéria-prima ser abundante e facilmente encontrada, o que impede a geração de novos empregos.
d) sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por tecnologias que devem passar por uma avaliação criteriosa quanto ao uso, pois uma enfrenta o problema da falta de espaço para plantio da matéria-prima e a outra impede a geração de novas fontes de emprego.
e) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois a substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda uma cadeia produtiva na medida em que exclui diversas fontes de emprego nas refinarias, postos de gasolina e no transporte de petróleo e gasolina.
Resolução
Os biocombustíveis, na atualidade, são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente, pois o dióxido de carbono liberado em sua combustão pode ser absorvido pelas plantas na próxima safra, não ocorrendo com os combustíveis fósseis.
9. Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência:
I. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior.
II. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la.
III. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá-la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto é, a distância que ela percorre durante a queda.
O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação.
Disponível em: http://www. br.geocites. com. Acesso em: 1 fev.2009.
A distância percorrida pela régua aumenta mais rapidamente que o tempo de reação porque a
a) energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido.
b) resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade.
c) aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado.
d) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado.
e) velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear de tempo.
Resolução
Desprezando-se o efeito do ar, a força resultante na régua será o seu peso, que é constante. O movimento da régua possui aceleração constante, denominada queda livre.
Δs = gt²/2
A distância percorrida é proporcional ao quadrado do tempo de queda t e por isso Δs aumenta mais rapidamente do que a velocidade da régua aumenta durante a queda.
A melhor opção é a (d) que cita o movimento acelerado com aceleração constante.
10. Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.
FiOLHAiS, G. Física divertida. Brasília: UnB, 2000 (adaptado).
Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto?
a) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas.
b) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito.
c) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar.
d) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta.
e) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace.
Resolução
a) VERDADEIRA. O fenômeno descrito nas figuras traduz a difração da luz em uma fenda.
Atrás de um muro, um menino ouve o som por difração nos contornos do muro.
b) FALSA. O fenômeno descrito é o eco.
c) FALSA. O fenômeno em questão é a diferença entre as velocidades do som no ar e no solo.
d) FALSA. O fenômeno em estudo é o Efeito Doppler-Fizeau.
e) FALSA. O fenômeno citado é a ressonância.
11. Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:
Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que
a) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV.
b) a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.
c) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.
d) a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV.
e) a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III.
Resolução
Na etapa I, o atleta corre no plano horizontal e possui energia cinética 
.
.
Na etapa III, desprezando-se a velocidade no ponto mais alto, sua energia mecânica está na forma potencial gravitacional (Ep = mgH).
Na realidade, no processo não há conservação de energia mecânica em virtude do trabalho interno das forças musculares do atleta com transformação de energia potencial química interna em energia mecânica.
12. O processo de interpretação de imagens capturadas por sensores instaladas a bordo de satélites que imageiam determinadas faixas ou bandas do espectro de radiação eletromagnética (REM) baseia-se na interação dessa radiação com os objetos presentes sobre a superfícieterrestre. Uma das formas de avaliar essa interação é por meio da quantidade de energia refletida pelos objetos. A relação entre a refletância de um dado objeto e o comprimento de onda da REM é conhecida como curva de comportamento espectral ou assinatura espectral do objeto, como mostrado na figura, para objetos comuns na superfície terrestre.
D’ARCO, E. Radiometria e Comportamento Espectral de Alvos. iNPE. Disponível em: http:/www.agro.unitau.br. Acesso em: 3 maio 2009.
De acordo com as curvas de assinatura espectral apresentadas na figura, para que se obtenha a melhor dis criminação dos alvos mostrados, convém selecionar a banda correspondente a que comprimento de onda em micrômetros (μm)?
a) 0,4 a 0,5.
b) 0,5 a 0,6.
c) 0,6 a 0,7.
d) 0,7 a 0,8.
e) 0,8 a 0,9.
Resolução
A melhor discriminação dos alvos mostrados vai ocorrer quando os valores de refletância forem os mais distintos possíveis, isto é, as curvas forem mais separadas.
Isto ocorre na faixa de comprimento de onda entre 0,8 µm e 0,9 µm.
Nesta faixa a refletância da água é nula, o que significa uma região escura do espectro.
13. Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada:
GONçALVES FiLHO, A. BAROLLi, E. Instalação Elétrica: investigando e aprendendo. São Paulo, Scipione, 1997 (adaptado).
Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?
a) (1), (3), (6)
b) (3), (4), (5)
c) (1), (3), (5)
d) (1), (3), (7)
e) (1), (2), (5)
Resolução
Para que uma lâmpada possa acender, seus terminais elétricos (base e rosca lateral) devem estar corretamente conectados aos polos da pilha.
É fundamental que tenhamos cada um dos terminais elétricos conectados a um dos polos da pilha.
Se a rosca lateral está ligada ao polo negativo, a base deve estar ligada ao polo positivo e vice-versa.
Tais ligações corretas estão apresentadas nas figuras 1, 3 e 7.
14. Um tipo de vaso sanitário que vem substituindo as válvulas de descarga está esquematizado na figura. Ao acionar a alavanca, toda a água do tanque é escoada e aumenta o nível no vaso, até cobrir o sifão. De acordo com o Teorema de Stevin, quanto maior a profundidade, maior a pressão. Assim, a água desce levando os rejeitos até o sistema de esgoto. A válvula da caixa de descarga se fecha e ocorre o seu enchimento. Em relação às válvulas de descarga, esse tipo de sistema proporciona maior economia de água.
Faca você mesmo. Disponível em: http://www.facavocemesmo.net Acesso em: 22 jul. 2010.
A característica de funcionamento que garante essa economia é devida
a) à altura do sifão de água.
b) ao volume do tanque de água.
c) à altura do nível de água no vaso.
d) ao diâmetro do distribuidor de água.
e) à eficiência da válvula de enchimento do tanque.
Resolução
De acordo com a Lei de Stevin (phidrostática = µ.g.h), a pressão hidrostática da água é proporcional à altura da água (não depende da quantidade de água). Assim, a característica de funcionamento que é responsável pela economia de água é a altura do nível de água no vaso.
15. Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2008, do Ministério das Minas e Energia, a matriz energética brasileira é composta por hidrelétrica (80%), termelétrica (19,9%) e eólica (0,1%). Nas termelétricas, esse percentual é dividido conforme o combustível usado, sendo: gás natural (6,6%), biomassa (5,3%), derivados de petróleo (3,3%), energia nuclear (3,1%) e carvão mineral (1,6%). Com a geração de eletricidade da biomassa, podese considerar que ocorre uma compensação do carbono liberado na queima do material vegetal pela absorção desse elemento no crescimento das plantas. Entretanto, estudos indicam que as emissões de metano (CH4) das hidrelétricas podem ser comparáveis às emissões de CO2
das termelétricas.
MORET, A. S.; FERREiRA, i. A. As hidrelétricas do Rio Madeira e os impactos socioambientais da eletrificação no Brasil. Revista Ciência Hoje.
V. 45, n.° 265, 2009 (adaptado).
No Brasil, em termos do impacto das fontes de energia no crescimento do efeito estufa, quanto à emissão de gases, as hidrelétricas seriam consideradas como uma fonte
a) limpa de energia, contribuindo para minimizar os efeitos deste fenômeno.
b) eficaz de energia, tomando-se o percentual de oferta e os benefícios verificados.
c) limpa de energia, não afetando ou alterando os níveis dos gases do efeito estufa.
d) poluidora, colaborando com níveis altos de gases de efeito estufa em função de seu potencial de oferta.
e) alternativa, tomando-se por referência a grande emissão de gases de efeito estufa das demais fontes
geradoras.
Resolução
Os estudos indicam que as emissões de metano das hidrelétricas podem ser comparáveis às emissões de CO2 das termelétricas.
No Brasil, em termos do impacto das fontes de energia no crescimento do efeito estufa, quanto à emissão de gases, as hidrelétricas seriam consideradas como uma fonte poluidora colaborando com níveis altos de gases de efeito estufa em função de seu potencial de oferta.