UFG

O texto e a imagem a seguir deverão ser utilizados para responder às questões 41 e 42.

Na busca de fontes alternativas de energia, uma das opções promissoras que surgiu nos últimos anos foi o uso de certos organismos procariontes que, ao se alimentarem de matéria orgânica, geram, como resultado das quebras de ligações químicas no processo digestivo, energia elétrica. Recentemente, um grupo de pesquisadores publicou resultados de um estudo em que, ao formar uma colônia destes seres em uma determinada superfície, formando o chamado biofilme, conseguiram gerar uma potência elétrica de cerca de 200 mW por m² de biofilme.

Considere a situação em que este biofilme é utilizado para gerar uma tensão de 4 V entre os pontos A e B do circuito elétrico a seguir, em que os fios 1 e 2 apresentam resistências elétricas de 3 Ω e 6 Ω, respectivamente, e a resistência do restante do circuito é desprezível.

Os fios 1 e 2 têm comprimento $L=9\,\text{m}$, e a distância de separação entre eles é $d=2\,\text{mm}$. De acordo com o exposto, o tipo de ligação química que é rompida e a intensidade da força magnética que o fio 1 exerce sobre o fio 2, desprezando os efeitos de comprimento finito dos fios, são, respectivamente,

Dado: $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\,\text{T·m/A}$.

Tendo em vista o exposto na questão anterior, o ser vivo que forma o biofilme e a área deste, em metros quadrados, necessária para alimentar o circuito, são, respectivamente,

Uma experiência comum utilizando um acelerador de partículas consiste em incidir uma partícula conhecida sobre um alvo desconhecido e, a partir da análise dos resultados do processo de colisão, obter informações acerca do alvo. Um professor, para ilustrar de forma simplificada como esse processo ocorre, propôs a seguinte situação em que uma partícula de massa $m_1=0{,}2\,\text{kg}$ colide com um alvo que inicialmente estava em repouso, conforme a figura.

Após a colisão, obteve-se como resultado que as componentes $y$ das velocidades são, respectivamente, $v_{1y}=5\,\text{m/s}$ e $v_{2y}=-2\,\text{m/s}$. Neste caso, a massa do alvo, em kg, é:

Considere uma gota de água de 2,0 mm de diâmetro que, após infiltrar-se no solo, tenha sido completamente absorvida pelas raízes de uma planta e voltado à atmosfera, no processo de transpiração, em um local cuja temperatura ambiente é de 20 °C. Nesse contexto, qual foi o caminho percorrido por essa gota na planta a partir da raiz até a atmosfera e qual foi a energia necessária para sua evaporação completa, sabendo que o calor latente de evaporação da água a 20 °C é de 2,45 MJ/kg?

Dados: $\pi\approx3{,}0$ e $d_{\text{água}}=1{,}0\,\text{g/cm}^3$.

A teoria da relatividade elaborada por Albert Einstein (1879–1950), no início do século XX, abalou profundamente os alicerces da Física clássica, que já estava bem estabelecida e testada. Por questionar os conceitos canônicos da ciência e do senso comum até então, ela tornou-se uma das teorias científicas mais populares de todos os tempos.

Que situação física, prevista pela relatividade restrita de Einstein, também está em conformidade com a Física clássica?

Considere uma pilha de Daniell de Cu/Mn que alimenta uma lâmpada, de acordo com a figura a seguir.

Considerando que a lâmpada seja formada por um filamento de tungstênio de 0,056 mm de diâmetro, 0,7 m de comprimento e sabendo que a resistividade elétrica do tungstênio é $\rho=5{,}6\times10^{-8}\,\Omega\,\text{m}$ e também que

$Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu^0:\ E^0=-0{,}34\,\text{V}$
$Mn^{2+}+2e^-\rightarrow Mn^0:\ E^0=+1{,}18\,\text{V}$

conclui-se que o número de elétrons que atravessa o fio a cada segundo será:

Dados: $\pi\approx3{,}0$ e carga do elétron $e=1{,}6\times10^{-19}\,\text{C}$.

Em um recipiente com paredes perfeitamente condutoras de calor encontra-se uma solução altamente concentrada de ácido clorídrico à temperatura de 27 °C e à pressão atmosférica. Uma certa quantidade de pó de magnésio é colocada na solução e, imediatamente depois, o recipiente é tampado com um pistão de massa desprezível, que fica em contato com a superfície do líquido e que pode deslizar sem atrito ao longo do recipiente. Quando a situação de equilíbrio é alcançada observa-se que o magnésio reagiu completamente com o ácido e que o pistão levantou-se em relação à superfície da solução devido à produção de gás. Sabendo que no processo todo o sistema realizou um trabalho de 240 J, e considerando o gás produzido como ideal, conclui-se que a massa, em gramas, de magnésio inicialmente colocada na solução foi:

Dado: $R\approx8{,}0\,\text{J/(K·mol)}$.

Em 1989, foi anunciada a realização em laboratório da assim chamada “fusão a frio”, um processo de fusão nuclear à temperatura ambiente realizada por meio de uma célula eletroquímica. Apesar do clamor inicial suscitado por esse resultado, experimentos sucessivos não conseguiram reproduzi-lo. De acordo com o que foi divulgado à época, núcleos de deutério $^2H$ se fundiam por meio das reações:

$^2H+^2H\rightarrow{}^3He+n+E_1$
$^2H+^2H\rightarrow{}^3He+{}^1H+E_2$

Para a situação apresentada, considere uma célula eletroquímica que possibilite o processo de fusão a frio gerando uma potência de 11,2 W. Na hipótese de que as duas reações aconteçam com a mesma frequência, conclui-se que os nêutrons liberados durante 1 segundo seriam:

Dados: $E_1\approx3{,}0\,\text{MeV}$, $E_2\approx4{,}0\,\text{MeV}$ e $1\,\text{eV}=1{,}6\times10^{-19}\,\text{J}$.

A imagem de Radar de Abertura Sintética (SAR) é resultante da combinação das respostas geradas por meio de diferentes mecanismos de espalhamento e inclui a contribuição direta do solo, do tronco, da copa das árvores, da interação copa-solo e da reflexão dupla tronco-solo. Os componentes vegetais que agem como principais fontes de espalhamento são da mesma ordem de magnitude dos comprimentos de onda com os quais interagem. A análise das imagens do sensor SAR/R99B na banda espectral L, com 0,1 GHz de resolução horizontal e 3 m de resolução vertical, de uma região de floresta tropical, pode ser usada para monitorar

Dado: velocidade da luz $c=3\times10^8\,\text{m/s}$.

A técnica de pintura conhecida como pontilhismo, desenvolvida na França em meados do século XIX, principalmente por George Seurat e Paul Signac, utilizou princípios de óptica na realização de suas obras. Essa técnica consiste em pintar um grande número de pequenos pontos igualmente espaçados de cores primárias, tal que a ilusão da mistura de cores é produzida somente nos olhos do observador.

De acordo com o critério de Rayleigh, dois pontos são distinguidos pelo olho humano se estiverem separados por um ângulo dado pela relação $\sin(\theta)=1{,}22(\lambda/d)$, em que $\lambda$ é o comprimento de onda da luz e $d$ é o diâmetro da pupila.

Considerando que, em média, $d=2{,}0\,\text{mm}$ e que, para ângulos pequenos, vale a relação $\sin(\theta)\approx\tan(\theta)\approx\theta$, a que distância mínima $D$, em metros, de uma pintura pontilhista um observador deve estar para observar a mistura de pontos, no caso da cor verde $(\lambda=500\,\text{nm})$, se o espaçamento entre os pontos for de $\Delta x=1{,}22\,\text{mm}$?