No segmento do Texto 1, "Nem na terra de amor não ter um eco", temos a menção ao fenômeno acústico em que se ouve repetidamente um som refletido por um obstáculo. O intervalo de tempo para que o ouvido humano consiga diferenciar dois sons deve ser maior ou igual a $0{,}1$ s. Considerando-se a velocidade do som no ar igual a $340$ m/s, qual das alternativas a seguir corresponde à distância mínima que uma pessoa deverá estar de um obstáculo para que possa ouvir o eco relativo à sua própria voz? Assinale a resposta correta:
O som vai até o obstáculo e volta, percorrendo $2d$ com velocidade constante. Para o eco ser percebido, o intervalo entre o som emitido e o refletido tem de ser de pelo menos $0{,}1$ s:
$$2d=v\,\Delta t\ \Rightarrow\ d=\frac{340\cdot0{,}1}{2}=17\ \text{m}.$$O valor de $34$ m é o caminho de ida e volta, e a distância até o obstáculo é a metade dele.
O Texto 2 faz referência a cor e a visão. Para interagirmos com o ambiente por meio da visão, é necessário que a luz proveniente dos objetos chegue até os nossos olhos. Considere as propriedades da luz e analise as afirmações a seguir:
I - A luz, uma onda eletromagnética, se propaga através do espaço vazio sem mudar de velocidade.
II - James Clerk Maxwell, a partir de suas equações para a indução eletromagnética, percebeu que a radiação eletromagnética de qualquer frequência se propaga no espaço com a mesma rapidez que a luz, aproximadamente $3\cdot10^{8}$ m/s.
III - No espectro eletromagnético, que corresponde à classificação de ondas eletromagnéticas com base em suas frequências, as frequências mais baixas visíveis ao olho humano, aparecem como luz vermelha, e as mais altas, como luz violeta.
Dentre as alternativas a seguir apresentadas, marque aquela que contém todas as afirmações verdadeiras:
- I. No vácuo a luz tem velocidade constante $c\approx3\times10^{8}$ m/s. Verdadeiro.
- II. As equações de Maxwell levam a ondas eletromagnéticas que, no vácuo, viajam a $c=\dfrac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}$, qualquer que seja a frequência. Verdadeiro.
- III. Na faixa visível, o vermelho tem a menor frequência (maior comprimento de onda), e o violeta, a maior. Verdadeiro.
No conto de Bernardo Élis (Texto 3) há a menção ao termo "trabalho". Para a Física, a grandeza trabalho pode estar relacionada com variação da energia. Considere um trabalhador que necessita erguer, com uma corda de massa desprezível, um balde de cimento de $5$ kg do início do primeiro andar ao início do sétimo andar de um prédio em construção. Se a distância entre os inícios dos andares é de $4$ m e o módulo da aceleração da gravidade no local é de $10\ \text{m/s}^2$, a opção que dá corretamente o trabalho realizado pelo trabalhador é? Assinale a resposta correta:
Do início do 1º andar ao início do 7º andar há $6$ andares de diferença, ou seja, $h=6\cdot4=24$ m (e não $7\cdot4$).
O balde parte do repouso e chega ao repouso, então a variação de energia cinética é nula. Pelo teorema trabalho–energia, o trabalho do trabalhador compensa o do peso:
$$W=mgh=5\cdot10\cdot24=1200\ \text{J}.$$O valor de $1400$ J viria de contar $7$ andares, e $200$ J, de contar um só.
No Texto 4, temos a passagem "Eu quero ser pássaro é para voar a vida". O desejo humano por voar levou-o à construção de artefatos, como o balão de ar quente. Suponha que em um dia perfeito de primavera, uma pessoa em Goiânia flutue em um balão de ar quente de peso total de $30000$ N, sem acelerar para cima ou para baixo. Marque entre as alternativas a seguir aquela que representa corretamente o peso e o volume de ar deslocado pelo balão:
Dado: módulo da aceleração da gravidade $g=10\ \text{m/s}^2$; densidade do ar $\rho=1{,}2\ \text{kg/m}^3$.
Sem acelerar, o empuxo equilibra o peso total do balão: $E=30000$ N. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é o peso do ar deslocado. Portanto o peso do ar deslocado é $30000$ N.
O volume vem de $E=\rho_{ar}\,V\,g$:
$$V=\frac{E}{\rho_{ar}\,g}=\frac{30000}{1{,}2\cdot10}=2500\ \text{m}^3.$$Os $3600\ \text{m}^3$ resultam de multiplicar $30000$ por $1{,}2$ e dividir por $g$, em vez de dividir pela densidade. Já os $18000$ N não correspondem a nenhuma condição de equilíbrio: o peso do ar deslocado tem de igualar o peso do balão.
No Texto 5, fragmento do romance Menino de engenho, de José Lins do Rego, o velho José Paulino diz, ameaçador: "Toco fogo na casa". Em alguns casos de incêndio, uma residência em chamas pode aumentar sua temperatura de $30^\circ$C para $880^\circ$C. Considere uma viga de madeira de massa igual a $6$ kg colocada em um ambiente em chamas, cuja temperatura atinja esse índice máximo. A alternativa que apresenta corretamente a energia necessária para variar a temperatura da viga de madeira no intervalo considerado é:
Dado: calor específico da madeira $=0{,}42\ \text{cal/g}\cdot{}^\circ\text{C}$.
Calor sensível, com a massa em gramas (porque $c$ está em cal/g·°C): $m=6\ \text{kg}=6000\ \text{g}$ e $\Delta T=880-30=850^\circ\text{C}$.
$$Q=mc\,\Delta T=6000\cdot0{,}42\cdot850=2\,142\,000\ \text{cal}=2142\ \text{kcal}.$$Os $756$ kcal resultam de usar $\Delta T=300^\circ$C, e os $2293$ kcal, de somar as temperaturas ($880+30=910$) em vez de subtraí-las.
No romance Dois irmãos, temos a passagem: "e as estações de rádio transmitiam comunicados do Comando Militar da Amazônia". As estações de rádio transmitem informações utilizando ondas eletromagnéticas que, no vácuo, se propagam à velocidade de aproximadamente $3\cdot10^{8}$ m/s. A respeito das ondas eletromagnéticas, analise as afirmativas a seguir:
I - Uma estação de rádio que transmite seu sinal no vácuo a uma frequência de $60$ MHz apresenta um comprimento de onda de $5$ m (considere a velocidade da luz $=3\cdot10^{8}$ m/s).
II - A frequência de um sinal de rádio não sofrerá alteração, independentemente do meio em que se propague.
III - Ondas eletromagnéticas não podem ser desviadas por campo magnético, pois tais fenômenos são de naturezas diferentes.
IV - As ondas de rádio podem ser caracterizadas como eletromagnéticas, bidimensionais e longitudinais.
Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos:
- I. $\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^{8}}{60\times10^{6}}=5\ \text{m}$. Verdadeiro.
- II. A frequência é imposta pela fonte, e na passagem de um meio para outro mudam a velocidade e o comprimento de onda, mas não $f$. Verdadeiro.
- III. A justificativa está errada: o campo magnético e a onda eletromagnética não têm "naturezas diferentes", e sim são manifestações do mesmo campo eletromagnético. A prova tem esse item como falso por essa razão.
- IV. Ondas eletromagnéticas são transversais: os campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à direção de propagação. "Longitudinal" está errado. Falso.