Processo Seletivo 2014-1 · Prova aplicada em 10/11/2013 · Física — questões 41 a 50.
Q41
Trabalho e Energia — Oxidação da Tributirina
Leia o texto a seguir para responder às questões 41 e 42.
Na digestão, os alimentos são modificados quimicamente pelo organismo, transformando-se em moléculas que reagem no interior das células para que energia seja liberada. A equação química, não balanceada, a seguir representa a oxidação completa de um mol da substância tributirina, também conhecida como butirina, presente em certos alimentos.
Considerando-se que toda a energia da reação esteja disponível para a realização de trabalho mecânico, quantos mols de $O_2$ são necessários para que uma pessoa levante uma caixa de 20,3 kg do chão até uma altura $h=2{,}0\,\text{m}$?
A butirina está presente na manteiga e é utilizada na produção de margarina. Suponha que, nos processos metabólicos, toda a energia liberada na oxidação da butirina seja convertida em calor. Nessa situação, quantos mols de butirina são necessários para aumentar de 2 °C a temperatura corporal de um homem de 101,5 kg e a que classe de moléculas pertence a butirina?
Dados: $c_{homem}=1{,}0\,\text{cal/(g·°C)}$ e $1\,\text{cal}\approx4{,}0\,\text{J}$.
Como 1 mol de butirina libera 8120 kJ, são necessários $812/8120=0{,}1$ mol.
A butirina pertence à classe dos lipídios.
Alternativa correta: A
Q43
Capacitores — Desfibrilador
Um desfibrilador é um dispositivo capacitivo que, tipicamente, tem uma ddp de 6000 V e armazena uma energia de 180 J, fornecendo um pulso de corrente da ordem de 5 ms. Para atingir seus objetivos, em geral são necessários vários pulsos de descarga. Conforme o exposto, a função biológica desse dispositivo, sua capacitância em μF e a corrente média que flui durante o pulso, em ampère, são, respectivamente:
A)restabelecer os discos intercalares, 10 e 12.
B)restabelecer os discos intercalares, 0,10 e 12.
C)restabelecer as interdigitações, 0,10 e 0,12.
D)restabelecer a atividade do nó sinoatrial, 0,10 e 0,12.
E)restabelecer a atividade do nó sinoatrial, 10 e 12.
Gabarito oficial — UFG 2014-1
E
Resolução
A energia armazenada em um capacitor é $E=CU^2/2$.
O desfibrilador busca restabelecer a atividade elétrica cardíaca coordenada.
Alternativa correta: E
Q44
Eletricidade — Potência e Energia de um Relâmpago
No clima tropical, que abrange a maior parte do Brasil, há com frequência a ocorrência de relâmpagos com maior ou menor sazonalidade. Tipicamente, esta descarga elétrica ocorre sob uma diferença de potencial de $10^8\,\text{V}$, com intensidade da ordem de $10^5\,\text{A}$, e dura cerca de 0,5 s. Considerando-se a região Centro-Sul do Brasil, quais são os três fatores mais relevantes para a ocorrência de relâmpagos e qual é a energia, em joule, associada a um relâmpago para os dados apresentados?
A)O relevo, o encontro de massas de ar frias e quentes e o espaço urbano, e $5\times10^{12}$.
B)Maritimidade, o deslocamento das massas de ar frias e a proximidade de grandes rios, e $2\times10^{13}$.
C)Maritimidade, a existência de uma serra e as massas de ar frias, e $2\times10^{12}$.
D)O relevo, o encontro de massas de ar frias e quentes e o espaço urbano, e $2\times10^{13}$.
E)O relevo, o espaço urbano e o estacionamento das massas de ar frias, e $5\times10^{12}$.
Na região Centro-Sul, destacam-se o relevo, o encontro de massas de ar frias e quentes e o espaço urbano.
Alternativa correta: A
Q45
Óptica da Visão — Defeitos Visuais
Ao realizar exames oftalmológicos, em um ambiente pouco iluminado, os jovens J1 e J2 descobriram que o diâmetro do corpo vítreo de seus olhos é de 18 mm. Nesse exame, descobriu-se que, para J1, as imagens dos objetos são formadas 13 mm após o cristalino, enquanto, para J2, o diagnóstico atestou que ele não visualiza nitidamente objetos a 25 cm do olho. Conforme o exposto, quais são, respectivamente, os tipos de lentes corretivas que J1 e J2 devem utilizar e quais células responderam mais eficientemente ao estímulo luminoso?
A)Divergente e convergente, e bastonetes na córnea.
B)Divergente e divergente, e bastonetes na retina.
C)Convergente e divergente, e cones na córnea.
D)Divergente e divergente, e cones na retina.
E)Divergente e convergente, e bastonetes na retina.
Gabarito oficial — UFG 2014-1
E
Resolução
Em J1, a imagem forma-se antes da retina, caracterizando miopia; a correção é feita com lente divergente.
J2 não enxerga nitidamente a curta distância, sendo necessária lente convergente.
Em baixa iluminação, os bastonetes da retina são as células mais sensíveis.
Alternativa correta: E
Q46
Ondas Eletromagnéticas — Forno de Micro-ondas
O princípio de funcionamento do forno de micro-ondas é a excitação ressonante das vibrações das moléculas de água contidas nos alimentos. Para evitar a fuga de radiação através da porta de vidro, os fabricantes colocam na parte interna do vidro uma grade metálica. Uma condição para que uma onda eletromagnética seja especularmente refletida é que seu comprimento de onda seja maior que o tamanho das irregularidades da superfície refletora. Considerando-se que a frequência de vibração da molécula de água é aproximadamente 2,40 GHz e que o espaçamento da grade é da ordem de 1,0% do comprimento de onda da micro-onda usada, conclui-se que o espaçamento, em mm, é:
Uma longa ponte foi construída e instalada com blocos de concreto de 5 m de comprimento a uma temperatura de 20 °C, em uma região na qual a temperatura varia ao longo do ano entre 10 °C e 40 °C. O concreto desses blocos tem coeficiente de dilatação linear de $10^{-5}\,°\text{C}^{-1}$. Nessas condições, qual distância, em cm, deve ser resguardada entre os blocos na instalação para que, no dia mais quente do verão, a separação entre eles seja de 1 cm?
A)1,01
B)1,10
C)1,20
D)2,00
E)2,02
Gabarito oficial — UFG 2014-1
B
Resolução
Da instalação a 20 °C até o máximo de 40 °C, $\Delta T=20\,°\text{C}$.
Para restar 1 cm no dia mais quente, a folga inicial deve ser $1{,}00+0{,}10=1{,}10\,\text{cm}$.
Alternativa correta: B
Q48
Dinâmica — Gráficos de Velocidade e Força
Um objeto de 5 kg move-se em linha reta sob a ação de uma força. O gráfico a seguir representa sua velocidade em função do tempo.
Figura: Gráfico da velocidade em função do tempo e alternativas para o gráfico da força (imagem a inserir).
Considerando-se os dados apresentados, conclui-se que o gráfico que representa a força que atua no objeto em função do tempo é o indicado pela alternativa:
A)A
B)B
C)C
D)D
E)E
Gabarito oficial — UFG 2014-1
D
Resolução
A aceleração é a inclinação do gráfico $v\times t$:
$a=\dfrac{-2-6}{2-(-2)}=-2\,\text{m/s}^2$.
Como a massa é constante, $F=ma=5\cdot(-2)=-10\,\text{N}$.
A força é constante e negativa, correspondendo ao gráfico D.
Alternativa correta: D
Q49
Óptica Geométrica — Reflexão em Espelhos Planos
A figura a seguir representa um dispositivo óptico constituído por um laser, um espelho fixo, um espelho giratório e um detector. A distância entre o laser e o detector é $d=1{,}0\,\text{m}$, entre o laser e o espelho fixo é $h=\sqrt3\,\text{m}$ e entre os espelhos fixo e giratório é $D=2{,}0\,\text{m}$.
Figura: Dispositivo óptico com laser, espelho fixo, espelho giratório e detector (imagem a inserir).
Sabendo-se que $\alpha=45°$, o valor do ângulo $\beta$ para que o feixe de laser chegue ao detector é:
A)15°
B)30°
C)45°
D)60°
E)75°
Gabarito oficial — UFG 2014-1
D
Resolução
O primeiro espelho, com $\alpha=45°$, desvia o feixe vertical para a direção horizontal.
Entre o espelho giratório e o detector, a diferença horizontal é 1 m e a vertical é $\sqrt3$ m. Assim, o raio refletido forma 60° com a horizontal.
Pela lei da reflexão, a orientação indicada para o espelho corresponde a $\beta=60°$.
Alternativa correta: D
Q50
Física Moderna — Modelo Atômico de Bohr
Em 1913, há cem anos, Niels Bohr, para resolver o problema da emissão de radiação por partículas carregadas que se movem em uma órbita circular, formulou a hipótese de que o momento angular do elétron no átomo de hidrogênio era quantizado, ou seja, $mvr=n\hbar$, com $n=1,2,3,\ldots$. Essa hipótese foi necessária, pois, de acordo com a Física clássica, o elétron colapsaria no núcleo, o que seria explicado
A)pela perda discreta de energia potencial e diminuição do raio da órbita por saltos quânticos.
B)pela conservação da energia mecânica com perda de energia potencial e ganho de energia cinética.
C)pela perda contínua de energia cinética e de quantidade de movimento.
D)pela conservação do momento angular e diminuição do raio da órbita.
E)pelo aumento da força centrípeta e aumento da velocidade.
Gabarito oficial — UFG 2014-1
C
Resolução
Na descrição clássica, uma carga acelerada em movimento circular emite radiação continuamente. Com isso, perde energia e quantidade de movimento, espiralando em direção ao núcleo.
Bohr evitou esse colapso ao postular órbitas estacionárias quantizadas, nas quais o elétron não irradiaria energia.