Chovia e ventava muito quando Antônio saltou do avião, a 2.000 m de altitude, e se chocou contra a carenagem da aeronave. Logo percebi que ele estava inconsciente e em queda-livre. Não tive outra alternativa a não ser mergulhar para reduzir a resistência do ar e aumentar a velocidade terminal de 180 km/h para 260 km/h, para assim tentar alcançá-lo. Ao me aproximar de Antônio, coloquei-me na posição de grande águia para aumentar a resistência com o ar e abrir seu pára-quedas. Antônio ficou com várias fraturas pelo corpo mas sobreviveu.
De acordo com o texto e com a mecânica, é CORRETO afirmar:
A velocidade terminal é atingida quando a resistência do ar equilibra o peso: $F_{ar}=P$, a resultante se anula e a velocidade fica constante. Alternativa D.
A: com resistência do ar relevante não há queda livre. B: 180 km/h = 50 m/s, e 260 km/h ≈ 72 m/s. C: reduzir a área (mergulho) aumenta a velocidade terminal, e a explicação é coerente. E: menor área gera menos resistência e maior velocidade terminal.
São comuns as tabelas de quantidade de energia dos alimentos em quilocalorias, mas pouco se fala do rendimento do organismo, ou seja, da porcentagem dessa energia que se transforma efetivamente em trabalho, tanto externo como de metabolismo. Em geral, o rendimento de um organismo de qualquer animal está entre 10 e 20%. A maior parte da energia é dissipada através da pele, na forma de calor. Por isso, quanto maior for a área da pele, em relação ao volume e à massa do corpo do animal, maior será a perda de energia, o que leva a conseqüências interessantes em relação ao comportamento dos animais. Se um animal tiver “comprimento” proporcional a L, a área da superfície da pele será proporcional a L2, e o volume proporcional a L3. Logo, a razão entre a área e o volume proporcional à perda de energia do corpo é 1/L. Portanto, quanto menor for o valor de L, maior será a perda de energia.
Por essa razão, os animais pequenos têm um metabolismo intenso e se alimentam incessantemente. O metabolismo basal – potência mínima despendida para o organismo manter as funções vitais em repouso – de um pombo é de 5,2 W/kg; o do homem é 1,2 W/kg, e o do boi é 0,67 W/kg. O metabolismo do animal em atividade é bem maior do que o metabolismo basal. O metabolismo basal de uma pessoa de 70 kg consome uma potência de 80 W. Se ela estiver lendo ou trabalhando sentada, a potência consumida chega a 125 W; se estiver andando, chega a 300 W; e, se estiver correndo, pode chegar a 3.000 W. Se o consumo de energia fornecida pelos alimentos for maior que o exigido pelo organismo da pessoa, o excesso aparece na forma de tecidos adicionais.
De acordo com o texto e com a termologia, é CORRETO afirmar:
Animais grandes têm pouca área em relação ao volume (razão $\propto 1/L$) e dissipam mal o calor; orelhas enormes ampliam a área de dissipação. Alternativa E.
A: o watt é unidade de potência. B: o texto compara taxas por quilograma; o boi, muito mais massivo, consome mais alimento em valor absoluto. C: quanto menor o animal, maior a perda. D: o texto fala de “tecidos adicionais”, e não só de gordura.
Os motores usados em veículos são normalmente de combustão interna e de quatro tempos. A finalidade dos motores é transformar a energia térmica do combustível em trabalho. De modo geral, eles são constituídos de várias peças, entre elas: as válvulas, que controlam a entrada e a saída do fluido combustível, a vela, onde se dá a faísca que provoca a explosão, o virabrequim (árvore de manivelas), que movimenta o motor, e os êmbolos, que são acoplados a ele.
No tempo 1, ocorre a admissão do combustível, a mistura de ar e vapor de álcool ou gasolina, produzida no carburador: o virabrequim faz o êmbolo descer, enquanto a válvula de admissão se abre, reduzindo a pressão interna e possibilitando a entrada de combustível à pressão atmosférica. No tempo 2, ocorre a compressão: com as válvulas fechadas, o êmbolo sobe, movido pelo virabrequim, comprimindo a mistura ar combustível rapidamente. No tempo 3, ocorre a explosão: no ponto em que a compressão é máxima, produz-se, nos terminais da vela, uma faísca elétrica que provoca a explosão do combustível e seu aumento de temperatura; a explosão empurra o êmbolo para baixo, ainda com as válvulas fechadas. No tempo 4, ocorre exaustão ou descarga: o êmbolo sobe novamente, a válvula de exaustão abre-se, expulsando os gases queimados na explosão e reiniciando o ciclo.
De acordo com o texto e com a termodinâmica, é CORRETO afirmar:
Na compressão a mistura é comprimida rapidamente: não há tempo para trocar calor com o meio, e $Q\approx0$. O processo é adiabático. Alternativa B.
A: na admissão o êmbolo desce e o volume varia. C: na explosão a pressão e a temperatura aumentam bruscamente. D: na exaustão os gases escapam; não há temperatura constante. E: o ciclo de quatro tempos completa-se em duas voltas do virabrequim.
Os conhecimentos sobre o movimento dos corpos datam da época de Galileu e Newton. Antes deles, acreditava-se em Aristóteles, que afirmara ser a inércia o estado natural dos corpos, os quais se moveriam apenas quando guiados por uma força ou impulso. Conseqüentemente, um corpo pesado deveria cair mais rápido do que um leve, porque teria uma força de atração maior em direção à Terra.
A tradição aristotélica também defendia que é possível formular todas as leis que governam o universo unicamente por meio do pensamento, sem ser necessária a comprovação. Sendo assim, antes de Galileu, ninguém se preocupou em verificar se corpos de pesos diferentes cairiam, de fato, em velocidades diferentes.
As mensurações de Galileu foram usadas por Newton, como base para suas leis do movimento.
De acordo com a mecânica newtoniana, é INCORRETO afirmar:
Pelo princípio da inércia, repouso e MRU são estados equivalentes (ambos com resultante nula); a inércia não os diferencia. A é a afirmação incorreta.
B: no vácuo, $a=g$ para qualquer massa. C: $a=F/m$, então a massa $m/2$ tem aceleração $2a$. D: $F=GMm/d^2$ diminui com a distância. E: ação e reação atuam em corpos diferentes e não se somam.
Na figura abaixo, um corpo de massa $m=2$ kg comprime uma mola ideal no ponto A, de 10 cm. De A até C não há atrito, enquanto no plano horizontal, de C até D, existe atrito. Abandonado em A, o corpo passa por C com velocidade $v_C=4{,}0$ m/s e por D $v_D=2{,}0$ m/s.
São dados $h_1=1{,}0$ m; $h_2=3{,}0$ m; $d=2{,}0$ m e considerando $g=10$ m/s².
De acordo com os dados do problema e considerando as leis da física, é CORRETO afirmar:
De C a D, o atrito reduz a energia cinética: $v_D^2=v_C^2-2\mu g d\Rightarrow4=16-2\mu\cdot10\cdot2\Rightarrow\mu=0{,}3$. Alternativa C.
A: sem atrito de A a C, $\tfrac12kx^2+mgh_1=\tfrac12mv_C^2+mgh_2\Rightarrow0{,}005k+20=16+60\Rightarrow k=11\,200\text{ N/m}$ (e não 1.120). B: em A há também energia potencial gravitacional. D: sem atrito a energia mecânica se conserva, mas a velocidade varia com a altura. E: sem atrito de C a D (plano horizontal) a velocidade seria constante, e não maior.
Não basta observar partículas, é preciso manipulá-las. E, para isso, muitas vezes, é preciso fornecer a elas altas energias. Como a energia cinética é proporcional ao quadrado da velocidade, para que essas partículas adquiram altas energias é necessário acelerá-las. Daí a importância dos aceleradores de partículas, como o ciclotron.
Observe, na figura, que existem dois compartimentos semicirculares A e B, em forma de “D”, imersos num campo magnético de dois grandes imãs. Uma fonte radioativa é colocada no centro desses semicírculos (ponto O), emitindo partículas eletricamente carregadas que descrevem movimentos circulares. Conhecendo-se a freqüência desse movimento, conhece-se a freqüência com que essas partículas atravessam o espaço que separa os semicírculos. Uma fonte de força eletromotriz oscilante é ligada entre eles, representada na figura pelo til (~), sendo regulada para ter exatamente essa mesma freqüência. Isso faz com que essas partículas sejam aceleradas cada vez que atravessam os “D”s, aumentando a velocidade das partículas e o raio da trajetória, que se torna uma grande espiral. Ao final, as partículas emergem dos “D”s com a energia desejada.
De acordo com o texto e com a teoria do magnetismo, é INCORRETO afirmar:
Partículas neutras não sofrem força magnética: seguem em linha reta e não descrevem espiral. D é a afirmação incorreta.
A: $f=\dfrac{qB}{2\pi m}$ é proporcional a $B$. B: a componente da velocidade paralela a $B$ não muda, e a perpendicular gira, resultando em hélice. C: sem a fonte oscilante a partícula não é acelerada e o raio permanece constante ($R=mv/qB$). E: a força magnética é centrípeta.
A radiação, atuando sobre substâncias alimentícias, ioniza alguns átomos e altera a estrutura de moléculas vitais de bactérias e microrganismos, provocando sua morte. Contudo, os alimentos não sofrem efeitos nocivos nem se tornam radioativos. Apesar dessa vantagem, existem problemas associados com a esterilização de alimentos, como mudança de sabor, cor e textura, dependendo do alimento. Em outros casos, há diminuição de seu valor nutritivo.
O uso da radiação na indústria alimentícia tem como principais objetivos: evitar que certas raízes de tubérculos brotem durante o armazenamento, como é o caso de cebolas e batatas; eliminar insetos dos grãos, antes do armazenamento; preservar alimentos, inibindo ou destruindo as bactérias e outros microrganismos e criar novas variedades de plantas com características melhoradas.
Tendo como base a radiação e os fenômenos ondulatórios, é CORRETO afirmar:
Raios X e gama são ondas eletromagnéticas de mesma natureza; diferem pela origem (X: eletrosfera; gama: núcleo). Alternativa D.
A: todos os fótons propagam-se no vácuo com $c$. B: é a radiação $\beta$ que corresponde a elétrons; $\alpha$ é um núcleo de hélio. C: a radiação gama tem alto poder de penetração. E: $v=\lambda f=\lambda\dfrac{\omega}{2\pi}=2{,}8\times10^{-5}\times10^{13}=2{,}8\times10^{8}\text{ m/s}$, e não 280.000 m/s.
Robert Gustav Kirchhoff (1824–1887), físico alemão, era ainda estudante quando formulou as leis dos circuitos elétricos, em 1845. Tais leis, conhecidas como leis de Kirchhoff, aplicam-se a circuitos em rede, ou seja, a circuitos com mais de uma malha. Considere a seguinte malha:
Sobre circuitos elétricos, é INCORRETO afirmar:
Com $P_r=r\,i^2=15\text{ W}$ e $r=0{,}15\ \Omega$: $i^2=100\Rightarrow i=10\text{ A}$ (E é correta). Pela lei das malhas, $\varepsilon=(r+R_{eq})\,i\Rightarrow R_{eq}=\dfrac{6}{10}-0{,}15=0{,}45\ \Omega$.
Como $R_{eq}$ inclui dois resistores $R$ em série, $2R<0{,}45\ \Omega$, ou seja, $R<0{,}225\ \Omega$. Logo $R=2{,}5\ \Omega$ é impossível e D é a afirmação incorreta. A, B e C são enunciados corretos das regras de Kirchhoff e da ligação de medidores.
A equação dos fabricantes de lentes mostra que um dos fatores determinantes do valor da convergência de uma lente é o seu raio de curvatura. E essa é a finalidade das cirurgias de correção da miopia: alterar o raio de curvatura da córnea, principal elemento óptico do globo ocular.
O objetivo da cirurgia é reduzir a curvatura da córnea, sobretudo quando ela é muito grande e exige óculos com lentes muito grossas para sua correção. A figura mostra o perfil, exageradamente curvo, de uma córnea e o seu perfil mais achatado, depois da cirurgia. Há dois procedimentos cirúrgicos para o achatamento da córnea e a correção da miopia: a queratotomia radial e a laser-queratoplastia. Na queratotomia radial, o cirurgião faz cerca de oito cortes radiais na córnea. Com a cicatrização, a córnea se contrai, sendo reduzida a sua curvatura. Na laser-queratoplastia, elimina-se parte da espessura da córnea por meio de raio laser, obtendo-se o mesmo efeito.
De acordo com o texto e com a óptica da visão, é CORRETO afirmar que
Na hipermetropia o globo ocular é curto (ou a convergência do olho é insuficiente), e a imagem se forma atrás da retina; a correção usa lente convergente. Alternativa E.
A: a miopia decorre de convergência excessiva (córnea muito curva ou globo longo). B: a miopia é corrigida por lentes divergentes. C e D: o não paralelismo dos eixos visuais é o estrabismo; o astigmatismo é uma curvatura irregular da córnea, corrigida por lentes cilíndricas.
Na distribuição de energia elétrica por longas distâncias, ocorrem perdas de calor em virtude de a intensidade da corrente que percorre os cabos ser muito grande. Por isso, quanto maior for a distância percorrida, menor deve ser a intensidade da corrente elétrica, mas a potência fornecida deve ser sempre a mesma. O papel dos transformadores é elevar a diferença de potencial a valores altíssimos, reduzindo drasticamente a intensidade da corrente que percorre as linhas de transmissão. Depois, ao longo da rede, esses valores são ajustados às necessidades de cada consumidor.
A preferência pela distribuição de energia elétrica através de correntes alternadas, em vez de corrente contínua, deve-se à possibilidade de transformar e ajustar os valores da corrente e da tensão de acordo com a necessidade.
Sobre transformadores, é INCORRETO afirmar:
Com $P=Vi$ constante, reduzir a corrente (para diminuir a perda $Ri^2$) exige aumentar a tensão. Não é possível que $V$ e $i$ sejam simultaneamente mínimos. E é a afirmação incorreta.
B: $\dfrac{\varepsilon_2}{\varepsilon_1}=\dfrac{N_2}{N_1}$, então dobrar $N_2$ dobra $\varepsilon_2$. C: num transformador ideal $\varepsilon_1 i_1=\varepsilon_2 i_2$, logo $\varepsilon_1/\varepsilon_2=i_2/i_1$. D: $\dfrac{110}{500}=\dfrac{220}{1000}$.