TEXTO I
As mariposas
As mariposa, quando chega o frio
Fica dando volta em volta da lâmpada pra se esquentá. [sic]
BARBOSA, A. Reviva: Adoniran Barbosa. São Paulo: Som Livre, 2002 (fragmento).
TEXTO II
As mariposas se aproximam das lâmpadas atraídas pela luz, pois, sendo basicamente noturnas, estão adaptadas a seguir o brilho da lua, em um processo conhecido como orientação transversal. Assim, o que o sambista Adoniran Barbosa, no Texto I, descreve não é a causa, mas sim uma das consequências possíveis dessa aproximação. De fato, o calor gerado pelas lâmpadas, sobretudo as incandescentes, pode aquecer as mariposas.
HERTZBERG, R. Por que as mariposas são tão atraídas por luzes fortes? National Geographic, nov. 2020 (adaptado).
Nesse contexto, o processo de transferência de calor para as mariposas independe da presença de fluidos é a
Primeiro, uma limpeza: reflexão, refração e dispersão são fenômenos da luz, não formas de transmitir calor. Sobram convecção e irradiação.
A convecção depende de um fluido em movimento (o ar quente subindo, por exemplo), e portanto depende da presença de fluidos.
A irradiação é o calor transportado por ondas eletromagnéticas, principalmente infravermelho. Ela não precisa de meio nenhum: é assim que o calor do Sol chega até nós atravessando o vácuo. É o processo que independe de fluidos.
Por que os olhos ficam vermelhos em algumas fotografias?
Em fotos tiradas com câmeras fotográficas antigas, às vezes as pessoas aparecem com os olhos vermelhos. Isso ocorre porque a luz do flash da câmera incide diretamente no globo ocular, sendo refletida por uma região repleta de vasos sanguíneos.
Disponível em: www.uol.com.br. Acesso em: 14 jun. 2017 (adaptado).
Esse efeito é mais comum à noite ou em lugares pouco iluminados, porque, com a pupila
No escuro, a pupila se dilata para deixar entrar mais luz. Quando o flash dispara, a pupila ainda está bem aberta.
Por essa abertura grande entra muita luz, que chega à retina (cheia de vasos sanguíneos), é refletida e volta pela mesma abertura até a câmera. A foto registra essa luz avermelhada: o olho vermelho.
Num lugar claro, a pupila está contraída, entra e volta pouca luz, e o efeito quase não aparece. É por isso que algumas câmeras disparam um pré-flash: ele faz a pupila se fechar antes da foto.
A icterícia é uma doença que acomete recém-nascidos e pode ser tratada com um método de fototerapia conhecido como banho de luz, que consiste na exposição do recém-nascido a uma fonte luminosa equipada com LEDs azuis. Para o monitoramento da dosagem dessa radiação, é utilizada a resposta óptica de um sensor constituído de materiais orgânicos que luminescem quando expostos à luz azul. Com o passar do tempo, essa radiação oxida os materiais do sensor, alterando sua coloração de vermelho-laranja para verde, o que indica o final do tratamento.
O gráfico apresenta o espectro de fotoluminescência do sensor em função do comprimento de onda da luz emitida no início do tratamento, quando o sensor, colado na fralda do bebê (Figura 1), luminesce na região do vermelho-laranja (~600 nm). A Figura 2 apresenta a evolução da coloração do sensor, mostrando que a frequência da luz emitida por ele aumenta em função do tempo de exposição à luz azul.
SILVA, M. M. et al. Fabricação de sensor orgânico flexível para aplicação em terapia com luz azul. Tecnol. Metal. Mater. Miner., n. 3, jul.-set. 2011 (adaptado).
Os espectros de fotoluminescência do sensor no início e no final do tratamento estão esboçados no gráfico:
Frequência e comprimento de onda andam em sentidos opostos: $c=\lambda f$. Se a frequência da luz emitida aumenta, o comprimento de onda diminui.
A Figura 2 mostra a cor indo do vermelho-laranja para o verde, ou seja, para frequências maiores. No gráfico, o pico do espectro final tem de estar à esquerda do pico inicial (perto de $600\text{ nm}$), em comprimentos de onda menores, na região do verde (cerca de $500$ a $550\text{ nm}$).
O único esboço com o pico final deslocado para a esquerda é o A.
Para transportar uma caixa do primeiro para o segundo piso de uma construção, um trabalhador precisará arrastá-la sobre um plano inclinado. O trabalhador começa a arrastar a caixa no primeiro piso, exercendo sobre ela uma força de grande intensidade, paralela ao seu deslocamento. Na medida em que a caixa sobe o plano inclinado, ele decide reduzir a força sobre ela, arrastando-a lentamente até chegar ao segundo piso. Considere que a caixa permanece em movimento nos encontros dos pisos com o plano inclinado, e que a rugosidade entre as superfícies permanece a mesma durante todo o percurso.
O comportamento da força de atrito entre a caixa e o chão no plano inclinado é representado em:
A força de atrito cinético vale $f=\mu N$. Ela depende da rugosidade ($\mu$) e da força normal ($N$), e não da força com que o trabalhador puxa, nem da velocidade.
No plano inclinado, a inclinação não muda e a força do trabalhador é paralela à rampa, então ela não aperta nem alivia a caixa contra o chão. A normal é sempre $N=mg\cos\theta$, e o atrito fica constante durante toda a subida.
A intuição engana: parece que puxar com menos força diminuiria o atrito. Não diminui. O que muda é a aceleração da caixa (no começo ela acelera, depois passa a subir devagar), não o atrito. O gráfico é o C, uma reta horizontal.
A Figura 1 apresenta o esquema de um tubo de imagem em que um filamento, na posição A, libera elétrons por efeito termiônico. Esses elétrons formam um feixe estreito, que é acelerado por campos elétricos em direção à parte interna da tela. Nesse caminho, o feixe de elétrons passa por outro campo elétrico, na região B, atingindo, em seguida, a parte interna da tela do tubo, a qual é recoberta por um material que emite luz ao receber o impacto dos elétrons.
Na Figura 2, a carga negativa representa o feixe de elétrons que é acelerado e, posteriormente, atinge um ponto da tela. O campo elétrico na região B apresenta a seguinte configuração:
Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 3: eletromagnetismo. São Paulo: Edusp, 2000 (adaptado).
Nessa situação, qual ponto da tela será atingido pelo feixe de elétrons?
Na região B, o campo elétrico aponta para cima (Figura 2). O feixe é de elétrons, que têm carga negativa, e a força elétrica sobre uma carga negativa é contrária ao campo ($\vec F=q\vec E$, com $q<0$).
Então os elétrons são empurrados para baixo. Eles continuam avançando em direção à tela e, ao mesmo tempo, vão se desviando para baixo. Atingem a parte de baixo da tela, que é o ponto 2.
A armadilha é seguir o sentido do campo e marcar o ponto 1, o que só valeria para uma carga positiva.
A tirinha ilustra um processo físico em que uma onda sonora, produzida pela Mônica, causa a quebra das taças de cristal. O fenômeno ondulatório que provoca a quebra das taças só é possível em razão de uma característica da voz produzida pela Mônica naquele momento, que, diferentemente do que sugere a tirinha, não está relacionada à sua intensidade.
Disponível em: https://artedafisicacapibid.blogspot.com. Acesso em: 23 nov. 2021 (adaptado).
Esse fenômeno e a característica associada à voz da Mônica são, respectivamente,
Uma taça de cristal tem uma frequência natural de vibração (é o "plim" que ela faz quando batemos nela). Se um som chega exatamente nessa frequência, cada vibração empurra a taça "no ritmo certo", a amplitude vai crescendo e o cristal acaba quebrando.
Isso é ressonância, e a característica da voz que importa é a frequência, a altura do som.
O enunciado avisa que não é a intensidade: gritar alto numa frequência qualquer não quebra a taça. E o timbre não serve, porque é o que diferencia vozes na mesma nota, não a nota em si.
As usinas termonucleares são aquelas que produzem energia elétrica a partir da geração de energia térmica proveniente das reações nucleares. Normalmente, essas usinas funcionam por meio de dois circuitos, denominados circuito primário (vaso de pressão, pressurizador e bomba) e circuito secundário (gerador de vapor, turbina, condensador, tanque de alimentação e bombas), além de um sistema de água de refrigeração, formado por uma bomba ligada a uma fonte hídrica natural.
Durante a operação da usina, se o sistema de água de refrigeração funcionar de forma ineficiente pode causar poluição térmica, comprometendo a vida no ecossistema aquático.
Disponível em: www.eletronuclear.gov.br. Acesso em: 29 nov. 2021 (adaptado).
Para o ecossistema aquático, a ineficiência do sistema de água de refrigeração tem como consequência a
A água usada para resfriar o condensador volta para o rio ou o mar mais quente. Se o sistema funciona mal, esse aquecimento é maior. Isso é poluição térmica.
E por que a água quente prejudica a vida aquática? Porque gases se dissolvem menos em água quente. É o mesmo motivo de o refrigerante perder o gás mais rápido quando está quente. Com menos oxigênio dissolvido, peixes e outros organismos têm dificuldade para respirar.
As outras alternativas falam de contaminação química ou radioativa, mas a água de refrigeração não passa pelo reator: o problema dela é só a temperatura.
A química nuclear é uma importante ferramenta na produção de substâncias utilizadas na área da saúde humana. A radiação emitida pelo cobalto-60 é utilizada como ferramenta de diagnóstico e no tratamento do câncer. No entanto, esse radioisótopo tem um tempo de armazenamento limitado, pois seu tempo de meia-vida é de 5,3 anos. Considere um frasco com uma amostra contendo 2,00 mg de cobalto-60, armazenado durante um período de 26,5 anos.
A massa de cobalto-60, em miligrama, que restará ao final desse tempo é mais próxima de
Quantas meias-vidas cabem em $26{,}5$ anos? $\dfrac{26{,}5}{5{,}3}=5$.
A cada meia-vida, a massa cai à metade:
$2{,}00\to1{,}00\to0{,}50\to0{,}25\to0{,}125\to0{,}0625\text{ mg}$.
Sobram cerca de $0{,}06\text{ mg}$, ou $\dfrac{2{,}00}{2^5}=\dfrac{2{,}00}{32}$.
Em sua maioria, os equipamentos eletrônicos domésticos demandam baixa potência elétrica em corrente contínua. Para alimentá-los, uma fonte externa ou embutida transforma a corrente alternada em corrente contínua de baixa tensão. Entretanto, cada equipamento tem suas especificidades, e muitas vezes não é possível simplesmente trocar essas fontes sem levar em conta a tensão, a corrente ou a potência elétrica de saída.
Considere um equipamento de resistência elétrica $R_C$ que funciona corretamente apenas em um dado valor de tensão. Porém, a única fonte de alimentação disponível fornece uma tensão 20% superior à tensão recomendada. Para adaptar essa fonte ao aparelho, a associação de um resistor de proteção $R_P$, de potência adequada, se faz necessária.
A configuração adequada do circuito e o valor do resistor de proteção, em relação ao valor da resistência do equipamento, são:
A fonte dá $1{,}2V$, mas o equipamento só aguenta $V$. Precisamos "gastar" os $0{,}2V$ que sobram em outro lugar. Isso se faz com um resistor em série, que divide a tensão com o equipamento. Em paralelo não adiantaria: o equipamento ficaria com os $1{,}2V$ inteiros.
Em série, a corrente é a mesma nos dois resistores. Então a tensão se divide na proporção das resistências:
$\dfrac{R_P}{R_C}=\dfrac{0{,}2V}{V}=0{,}2\ \Rightarrow\ R_P=0{,}2\,R_C$.
O circuito em série com $R_P=0{,}2\,R_C$ é o E. A alternativa A tem o valor certo, mas em paralelo.
O nível sonoro, em decibel (dB), é calculado pela expressão:
$n=10\log_{10}\left(\dfrac{I}{I_0}\right)$
Uma conversa normal entre duas pessoas gera sons de níveis sonoros entre 50 e 60 dB, enquanto pessoas gritando podem gerar sons de níveis superiores a 100 dB. Supondo que, no centro de um estádio de futebol, foram realizadas medidas para avaliar o ruído médio de uma pessoa gritando a palavra "gol" em diferentes posições das arquibancadas. O valor médio obtido, considerando um grande número de medidas, foi de 100 dB. Com esse dado, estimou-se o ruído sonoro produzido por 10.000 pessoas, distribuídas aleatoriamente nas arquibancadas, enquanto gritavam, simultaneamente, a palavra "gol".
O valor médio estimado para o ruído produzido por essas pessoas, na posição central desse estádio hipotético, foi de
Esta questão foi anulada pelo INEP. Mesmo assim, vale ver a conta que o item esperava.
Uma pessoa gritando: $100=10\log\dfrac{I_1}{I_0}$, logo $I_1=10^{10}I_0$.
Com $10\,000$ pessoas gritando, as intensidades se somam (e não os decibéis!): $I=10^4\cdot10^{10}I_0=10^{14}I_0$, o que dá
$n=10\log10^{14}=140\text{ dB}$.
Ou seja, multiplicar a intensidade por $10\,000$ soma só $40\text{ dB}$. Como o item foi anulado, vale como treino do raciocínio: somar intensidades, e não decibéis.
A figura ilustra as informações contidas no manual de um sistema de alarme que utiliza transmissores e receptores de radiação eletromagnética para a detecção de movimento. O receptor é regulado pelo tempo de resposta, que corresponde ao intervalo de tempo necessário para o corpo do invasor atravessar completamente o feixe, de diâmetro $d=15\,\text{cm}$. Considere que a menor porção do corpo do invasor é a sua posição de perfil, cuja espessura típica é 20 cm. São indicados cinco possíveis movimentos de um invasor e suas velocidades típicas, que devem ser observadas para a escolha do tempo de resposta.
Manual de referência e instalação: sensor de barreira ativo. Disponível em: cs.ind.br. Acesso em: 2 dez. 2021 (adaptado).
Nesse sistema, o menor tempo de resposta, em milissegundo, que garante a detecção de um possível invasor é mais próximo de
O alarme precisa perceber o invasor mesmo no pior caso: o corpo mais fino (de perfil, $20\text{ cm}$) passando o mais rápido possível (correndo, $5{,}0\text{ m/s}$).
Para atravessar o feixe completamente, o corpo não anda só os $15\text{ cm}$ do feixe: a frente do corpo tem de entrar no feixe e a parte de trás tem de sair dele. São $15+20=35\text{ cm}=0{,}35\text{ m}$.
$t=\dfrac{0{,}35}{5{,}0}=0{,}07\text{ s}=70\text{ ms}$.
Esquecer a espessura do corpo, ou o diâmetro do feixe, leva a tempos menores que não aparecem entre as opções. O detalhe está em somar os dois.
O aquecimento em fogões por indução utiliza bobinas para produzir um campo magnético variável. Essa bobina se localiza abaixo do vidro cerâmico sobre o qual a panela se apoia. O mecanismo aquece apenas a panela que se encontra na zona de cozimento, o que é uma das principais vantagens em relação ao uso de fogão a gás ou de resistência elétrica.
PEREIRA, A. B. et al. Fogões de indução: montagem e testes de um circuito. Disponível em: publicacoes.fatecsertaozinho.edu.br. Acesso em: 21 maio 2025 (adaptado).
O uso do campo magnético variável tem a finalidade de
A bobina sob o vidro cria um campo magnético que varia o tempo todo. Pela lei de Faraday, esse campo variável induz correntes elétricas no fundo metálico da panela.
Essas correntes circulam pelo metal, que tem resistência, e o aquecem por efeito Joule. O calor nasce na panela; o vidro só esquenta porque a panela quente está em cima dele.
Não se trata de imantar a panela nem de emitir radiação que atravessa o vidro: o campo magnético existe para induzir corrente.
A laje de um depósito de bebidas tem 50 m² de área útil de armazenamento e foi projetada para suportar pressões de até $10^4\,\text{Pa}$. O gerente do estabelecimento pretende armazenar um produto cuja densidade é $1250\,\text{kg/m}^3$. Considere a aceleração da gravidade igual a $10\,\text{m/s}^2$.
A altura máxima, em metro, de empilhamento do produto que essa laje é capaz de suportar é
O produto empilhado forma uma "coluna" sobre a laje. A pressão que ela faz depende só da altura, e não da área: $P=\rho g h$. (Mais área significa mais peso, mas também mais área para dividir esse peso.)
$h=\dfrac{P}{\rho g}=\dfrac{10^4}{1250\cdot10}=0{,}8\text{ m}$.
Os $50\text{ m}^2$ estão no enunciado para distrair.
Em uma comunidade rural, os moradores utilizam uma bomba-d’água alimentada por 100 V de tensão contínua, podendo variar em até 5 V. Um eletrotécnico pretende instalar placas fotovoltaicas para alimentar essa bomba. As placas são idênticas e cada uma apresenta tensão de operação igual a 34 V com corrente de 7,5 A. Além disso, cada placa apresenta 40 V de tensão elétrica, quando em circuito aberto. Assim, considerando que a placa descrita é um gerador não ideal, em circuito aberto ela pode ser representada conforme a figura:
O eletrotécnico construiu um circuito que permite à bomba-d’água operar corretamente com o menor número possível de placas conectadas. Para isso, desenhou um diagrama no qual todas essas placas são representadas como um único gerador não ideal, com a especificação das correspondentes características elétricas.
Disponível em: https://publicacoes.fatecsertaozinho.edu.br. Acesso em: 21 maio 2025 (adaptado).
O diagrama que representa o circuito construído pelo eletrotécnico é:
Primeiro, vamos descobrir a resistência interna de uma placa. Ela tem $40\text{ V}$ em aberto e $34\text{ V}$ quando fornece $7{,}5\text{ A}$. Os $6\text{ V}$ "perdidos" ficam dentro dela:
$r=\dfrac{6}{7{,}5}=0{,}8\ \Omega$.
A bomba precisa de $100\text{ V}$ ($\pm5\text{ V}$). Cada placa dá $34\text{ V}$ trabalhando, então precisamos de placas em série para somar tensão. Duas dão $68\text{ V}$ (pouco). Três dão $3\cdot34=102\text{ V}$, dentro da faixa. O mínimo é 3 placas em série.
Juntando as três num gerador equivalente, somam-se as f.e.m. e as resistências internas:
$\varepsilon=3\cdot40=120\text{ V}$ e $r=3\cdot0{,}8=2{,}4\ \Omega$.
É o diagrama B.
Segundo o princípio da independência dos movimentos, de Galileu, sempre que a velocidade resultante de um corpo puder ser decomposta em duas ou mais componentes perpendiculares entre si, cada um desses movimentos poderá ser analisado separadamente como se os outros não existissem. Esse princípio é muito útil para a simplificação de alguns problemas reais, em três dimensões.
Considere um avião que, ao decolar, é instruído pela torre a atingir, em 6 minutos, uma posição de 20 km a Leste, 20 km a Norte e 1 km de altitude em relação ao ponto de decolagem, conforme a figura (fora de escala). No entanto, no instante da decolagem, começa a soprar um vento cujo vetor velocidade tem componentes 30 km/h para Leste, 20 km/h para Sul e 1 km/h de cima para baixo.
Durante a ação do vento, a velocidade $\vec v$ que o piloto deve estabelecer em relação ao ar para que o avião chegue à posição esperada no tempo indicado tem as componentes
Pelo princípio de Galileu, dá para tratar cada direção separadamente.
Velocidade que o avião precisa ter em relação ao solo: são $6\text{ min}=0{,}1\text{ h}$ para ir $20\text{ km}$ para leste, $20\text{ km}$ para norte e subir $1\text{ km}$. Isso dá $200\text{ km/h}$ para leste, $200\text{ km/h}$ para norte e $10\text{ km/h}$ para cima.
Descontando o vento (velocidade em relação ao ar $=$ velocidade em relação ao solo $-$ vento):
• leste: o vento já ajuda com $30$, então o avião faz $200-30=170\text{ km/h}$;
• norte: o vento empurra $20$ para o sul, então o avião precisa de $200+20=220\text{ km/h}$ para o norte;
• vertical: o vento empurra $1$ para baixo, então o avião sobe $10+1=11\text{ km/h}$.
O raciocínio é: onde o vento ajuda, o piloto faz menos; onde atrapalha, faz mais.
A resistência de um fio de platina pode ser usada para medir temperaturas entre 0 °C e 100 °C e já foi utilizada como referência para a escala internacional de temperatura. Para um sensor feito de platina, a relação entre a resistência e a temperatura pode ser descrita por uma equação do tipo $R(T)=A+BT$, em que $T$ é a temperatura e $A$ e $B$ são constantes. O gráfico apresenta a dependência da resistência em função da temperatura para cinco diferentes sensores.
Os sensores que apresentam maior sensibilidade são
Um sensor é mais sensível quando a resistência muda bastante com uma pequena mudança de temperatura. No gráfico, isso é a reta mais inclinada: o coeficiente $B$ de $R=A+BT$.
Comparando quanto cada reta sobe entre $-50$ e $350\ ^\circ\text{C}$:
• sensor 2: de cerca de $75$ para $225\ \Omega$ (sobe $150$);
• sensor 5: de cerca de $65$ para $145\ \Omega$ (sobe $80$);
• sensor 4: de $90$ para $150\ \Omega$ (sobe $60$);
• sensor 3: de $145$ para $170\ \Omega$ (sobe $25$);
• sensor 1: quase nada.
Os mais sensíveis são o 2 e o 5. Cuidado para não confundir sensibilidade com o valor da resistência: o sensor 1 tem a maior resistência e é o menos sensível.
Réguas elétricas são dispositivos que permitem a ligação segura e simultânea de dois ou mais aparelhos eletroeletrônicos à rede elétrica. Uma estudante comprou uma régua com seis tomadas. Essa régua suporta uma intensidade máxima de corrente elétrica igual a 20 A. Acima desse valor, o fusível de segurança da régua se rompe, inutilizando-a até que um novo fusível seja instalado. Considere as potências nominais de alguns aparelhos eletroeletrônicos apresentadas no quadro.
| Aparelho | Potência (watt) |
|---|---|
| Luminária de LED | 5 |
| Computador | 250 |
| Impressora a laser | 660 |
| Secador de cabelos | 750 |
| Cafeteira | 900 |
| Condicionador de ar portátil | 1 100 |
Em um dia quente, a estudante mantém o computador e o condicionador de ar portátil ligados à régua permanentemente. Nessa situação, ela tenta realizar algumas atividades, uma de cada vez, utilizando a mesma régua, na seguinte ordem: 1º – imprimir um trabalho escolar; 2º – fazer um café com a cafeteira; 3º – ligar a luminária; 4º – secar os cabelos. Sabe-se que a régua foi ligada à tensão elétrica de 110 V, adequada para o funcionamento desses aparelhos.
Considerando a ordem das tentativas, quantas atividades a estudante conseguiu realizar sem queimar o fusível?
A régua aguenta $20\text{ A}$ a $110\text{ V}$, ou seja, no máximo $110\cdot20=2200\text{ W}$ ao mesmo tempo.
Já estão ligados o computador e o ar-condicionado: $250+1100=1350\text{ W}$. Sobra espaço para mais $850\text{ W}$.
Agora as tentativas, uma de cada vez:
1º – impressora ($660\text{ W}$): cabe, total $2010\text{ W}$. Deu certo.
2º – cafeteira ($900\text{ W}$): passa dos $850\text{ W}$ disponíveis, total $2250\text{ W}$ (cerca de $20{,}5\text{ A}$). O fusível queima.
Depois disso a régua fica inutilizada, e a luminária e o secador nem chegam a ser ligados. Ela conseguiu fazer 1 atividade.
A luminária ($5\text{ W}$) caberia tranquilamente, mas a ordem das tentativas importa: ela vem depois da cafeteira.