PROSEF 2023.1 — Processo Seletivo Formativo · Prova de Conhecimentos Gerais Contemporâneos · Física Q23–Q25 · 33 questões objetivas.
Gabarito definitivo (Tipo 1): Q23 E · Q24 E · Q25 D, conforme divulgado pela Bahiana.
Q23
Termologia — Calorimetria — Escalas Termométricas e Mudança de Estado
Nascida em Budapeste, em 1900, Mária Telkes se graduou em físico-química e dedicou boa parte de sua vida ao estudo do uso de energia solar para fins práticos. Ela é considerada uma das fundadoras dos sistemas de armazenamento térmico solar, o que lhe conferiu o apelido de “Rainha do Sol”. Em 1953, essa cientista recebeu uma doação da Fundação Ford, de 45 mil dólares, para desenvolver um forno movido a energia solar para que pessoas que careciam de tecnologia em todo o mundo pudessem aquecer materiais. Telkes teve sucesso com um design capaz de atingir temperatura de $365\ ^\circ\text{F}$ em ambiente externo. O resultado foi útil, inclusive, em reservas indígenas remotas.
Considere que $200{,}0\text{ g}$ de água líquida, inicialmente a $30{,}0\ ^\circ\text{C}$, são colocados em contato térmico com este forno, a $365\ ^\circ\text{F}$, por tempo suficiente até atingir equilíbrio térmico, compondo um sistema isolado.
Com base nessas informações, pode-se afirmar que na configuração de equilíbrio teríamos:
A)$200{,}0\text{ g}$ de água a $59{,}0\ ^\circ\text{C}$.
B)$180{,}0\text{ g}$ de água e $20{,}0\text{ g}$ de vapor a $100{,}0\ ^\circ\text{C}$.
C)$50{,}0\text{ g}$ de água e $150{,}0\text{ g}$ de vapor a $100{,}0\ ^\circ\text{C}$.
D)$200{,}0\text{ g}$ de vapor a $135{,}0\ ^\circ\text{C}$.
E)$200{,}0\text{ g}$ de vapor a $185{,}0\ ^\circ\text{C}$.
Calor necessário para levar toda a água de $30\ ^\circ\text{C}$ a vapor a $185\ ^\circ\text{C}$, com $c_{água}=1{,}0\text{ cal/g}^\circ\text{C}$, $L_v=540\text{ cal/g}$ e $c_{vapor}=0{,}5\text{ cal/g}^\circ\text{C}$:
O forno atua como fonte térmica à temperatura fixa de $185\ ^\circ\text{C}$ e fornece esse calor: o equilíbrio só ocorre quando a água atinge a temperatura do forno, já totalmente vaporizada. Assim, no equilíbrio há $200{,}0\text{ g}$ de vapor a $185{,}0\ ^\circ\text{C}$.
Q24
Ondas — Ondulatória — Período de uma Grandeza Oscilante e Magnitude Absoluta
Antes da existência dos computadores, os cálculos referentes às observações e aos experimentos realizados em Observatórios Astronômicos eram feitos por pessoas contratadas para esse fim. Frequentemente as mulheres eram contratadas para esse trabalho, recebendo, inclusive, um menor valor salarial pela elaboração desses cálculos. Este foi o caso de Henrietta Swan Leavitt, no final do século XIX, quando foi contratada pelo Observatório da Universidade de Harvard. Henrietta mapeou como o brilho de estrelas Cefeidas variavam com o tempo, encontrando uma relação entre a magnitude destas estrelas e o período de variação de seu brilho, que permitiu calibrar medidas de distâncias em grandes escalas, abrindo caminho para Edwin Hubble afirmar que existem muitas outras galáxias além da Via Láctea.
A relação obtida pela astrônoma Henrietta Leavitt é escrita como
$M=-3{,}125\,\log(P)-1{,}525$,
onde $M$ é a magnitude absoluta da estrela, e $P$ é o período medido em dias.
Gráfico: Relação entre o brilho de uma estrela Cefeida e o dia de observação.
Com base nessas informações e considerando-se que uma medida feita por Henrietta Leavitt no ano de 1905, mapeando a variação do brilho de uma estrela Cefeida, está registrada no gráfico, pode-se afirmar que a magnitude absoluta desta estrela vale:
A)$-3{,}125$.
B)$-2{,}300$.
C)$-1{,}525$.
D)$-5{,}525$.
E)$-4{,}650$.
Gabarito:
E
Resolução
O período $P$ é o intervalo entre duas cristas consecutivas do gráfico. Cada divisão do eixo vale $5$ dias e as cristas estão separadas por duas divisões:
Eletricidade — Campo Elétrico Uniforme — Partícula entre Placas Paralelas
Trabalhando em um projeto para uma Feira de Ciências, uma estudante preparou um dispositivo contendo duas placas metálicas paralelas e distantes $0{,}1\text{ m}$ entre si, com propriedades físicas responsáveis por criar um campo entre as mesmas. A estudante colocou uma partícula com razão massa/carga igual a $2{,}0\cdot10^{-4}\text{ kg/C}$ entre as placas, mantendo, inicialmente, contato com uma das placas. Ao soltar a partícula, verificou um movimento retilíneo na direção perpendicular às placas, atingindo a outra placa com velocidade de $2{,}0\text{ m/s}$.
Com base nas informações apresentadas, escolha a alternativa que descreve corretamente as propriedades do campo entre as placas, desprezando os efeitos das bordas.
A)Um campo magnético uniforme, perpendicular ao movimento da partícula, com intensidade $4\cdot10^{-2}\text{ T}$.
B)Um campo magnético uniforme, paralelo ao movimento da partícula, com intensidade $2\cdot10^{-3}\text{ T}$.
C)Um campo elétrico uniforme, paralelo ao movimento da partícula, com intensidade $2\cdot10^{-4}\text{ N/C}$.
D)Um campo elétrico uniforme, paralelo ao movimento da partícula, com intensidade $4\cdot10^{-3}\text{ N/C}$.
E)Um campo elétrico uniforme, perpendicular ao movimento da partícula, com intensidade $8\cdot10^{-2}\text{ N/C}$.
Gabarito:
D
Resolução
Partindo do repouso, a partícula é acelerada ao longo de uma reta perpendicular às placas. Uma força magnética é sempre perpendicular à velocidade e não realiza trabalho, logo não aumenta a velocidade de uma partícula inicialmente em repouso; o movimento é causado por um campo elétrico, paralelo ao deslocamento.
Pela equação de Torricelli, com $v_0=0$, $v=2{,}0\text{ m/s}$ e $d=0{,}1\text{ m}$:
