Auditoria TEF: enunciados e alternativas conferidos no caderno fornecido; figuras recortadas diretamente do PDF; gabarito oficial da PUC Minas conferido; respostas verificadas por resolução física independente; KaTeX e caminhos locais revisados.
A fotografia abaixo mostra astronautas na Estação Espacial Internacional, que orbita a Terra a uma altitude média de 400 quilômetros em relação à superfície do planeta. Essa distância é cerca de dezesseis vezes menor que o raio terrestre, que é de 6 378 km. Dentro da estação espacial, as pessoas experimentam uma sensação de “ausência de peso”, como se estivessem flutuando. Essa mesma sensação pode ser vivenciada por uma pessoa na Terra: se, por exemplo, ela estiver dentro de um elevador e o cabo de sustentação se romper, a pessoa experimentará uma “ausência de peso” enquanto o elevador estiver em queda livre. O desenho esquematiza esta situação.
A)A ausência de peso implica que os referenciais nesses sistemas não estão sujeitos a aceleração, sendo, portanto, inerciais.
B)Em ambos os casos, os corpos estão em queda livre e a ausência de força de contato faz com que pareçam não experienciar a força peso.
C)Na estação espacial, a ausência de peso é causada pela grande distância da Terra, que faz com que a gravidade seja nula no interior da estação.
D)No interior do elevador em queda livre, a força resultante sobre cada corpo é nula, o que explica o repouso relativo entre eles.
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B
Resolução
Na Estação Espacial Internacional, astronautas e estação estão em queda livre orbital: a gravidade continua atuando e fornece a aceleração centrípeta necessária à órbita.
No elevador cujo cabo se rompe, pessoa e elevador também aceleram juntos com aproximadamente $g$. Como não há força normal de sustentação sobre a pessoa, sua leitura de “peso aparente” é nula.
Portanto, a sensação de ausência de peso não significa ausência da força gravitacional; ela decorre da ausência da força de contato que normalmente sustenta o corpo.
Alternativa correta: B.
Q37
Energia e Eletromagnetismo — Usina hidrelétrica e indução
Em uma usina hidrelétrica, a água armazenada em um reservatório escoa por um duto, convertendo a energia potencial gravitacional de um volume de água em energia cinética, que movimenta uma turbina acoplada a um gerador elétrico. Esse gerador, por sua vez, transforma energia mecânica em energia elétrica por meio de indução eletromagnética.
A figura representa esquematicamente esse sistema.
Sobre o processo de conversão de energia por uma hidrelétrica, assinale a afirmativa CORRETA:
A)A energia elétrica produzida depende da quantidade de água armazenada no reservatório e é independente da altura de queda.
B)A indução eletromagnética ocorre devido à presença de um campo magnético constante na região do gerador, mantido pelo movimento da turbina.
C)Caso o escoamento ocorra continuamente, a energia potencial da água no duto é convertida integralmente em energia elétrica.
D)Parte da energia potencial da água no duto é convertida em outras formas de energia, o que impede que o rendimento seja 100%
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D
Resolução
Na usina, a energia potencial gravitacional da água é transformada em energia cinética e mecânica na turbina; o gerador, por indução eletromagnética, converte parte dessa energia mecânica em energia elétrica.
Uma usina real apresenta perdas por turbulência, atrito, aquecimento, som e dissipações no conjunto turbina–gerador. Logo, nem toda a energia potencial disponível se transforma em energia elétrica útil.
Além disso, a energia potencial gravitacional depende da diferença de altura, $E_p=mgh$, e a indução requer variação do fluxo magnético, não simplesmente a existência de um campo magnético constante.
Alternativa correta: D.
Q38
Óptica — Cor dos corpos e absorção seletiva
Os materiais apresentam cores características devido à forma como interagem com a luz que incide sobre eles. Quando iluminados com luz branca, a matéria pode absorver algumas cores (comprimentos de onda) e refletir ou transmitir outras, o que determina sua cor.
Em alguns casos, a presença de pequenas quantidades de outras substâncias misturadas num cristal altera essa interação com a luz, fazendo com que determinadas cores sejam mais absorvidas do que outras.
Por exemplo, o Rubi deve sua cor à presença de íons de cromo (Cr³⁺), que absorvem principalmente luz nas regiões do azul-violeta (~400–450 nm) e do verde (~500–550 nm) do espectro visível.
Considerando as informações, assinale a afirmativa CORRETA.
A)A cor de um cristal depende da intensidade da luz incidente, sendo independente do seu comprimento de onda.
B)A cor do rubi corresponde aos comprimentos de onda das regiões azul-violeta e do verde.
C)A cor observada de um cristal está associada aos comprimentos de onda que ele não absorve.
D)Um cristal que absorve luz de menor comprimento de onda apresentará coloração azul.
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C
Resolução
Quando um material é iluminado por luz branca, a cor percebida está relacionada aos comprimentos de onda que chegam aos olhos após serem refletidos ou transmitidos, isto é, aos que não foram absorvidos pelo material.
No rubi, a absorção é mais intensa nas faixas azul-violeta e verde. As componentes remanescentes do espectro produzem a coloração avermelhada observada.
Alternativa correta: C.
Q39
Mecânica — Lançamento vertical e conservação de energia
Um sapo precisa escapar de um predador e salta verticalmente do chão. Sua velocidade inicial de impulso é $v_0=2\text{ m/s}$ e sua massa é $m=0{,}2\text{ kg}$.
Considere a aceleração da gravidade $g=10\text{ m/s}^2$ e ignore os efeitos de resistência do ar.
A altura máxima do salto do sapo e a energia cinética inicial convertida em energia potencial gravitacional na altura máxima, valem, respectivamente
A)0,1 m e 0,2 J.
B)0,2 m e 0,4 J.
C)0,3 m e 0,6 J.
D)0,4 m e 0,8 J.
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B
Resolução
No ponto mais alto do salto, a velocidade é nula. Usando $v^2=v_0^2-2gh$:
Sem resistência do ar, essa energia cinética é convertida em energia potencial gravitacional até a altura máxima.
Alternativa correta: B.
Q40
Termologia — Diagrama de fases e processo isotérmico
Uma panela de pressão contém água líquida a aproximadamente 120°C sob pressão de 2 atm. Ao ocorrer uma falha estrutural na panela, a pressão cai rapidamente para 1 atm num processo isotérmico.
Assinale a alternativa que MELHOR representa o caminho que a água percorre no diagrama de fases nesse processo.
A)
B)
C)
D)
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A
Resolução
O processo é isotérmico, portanto a temperatura permanece aproximadamente constante em $120\,{}^\circ\text{C}$. Em um diagrama pressão $\times$ temperatura, isso corresponde a um deslocamento vertical.
A pressão cai de $2\text{ atm}$ para $1\text{ atm}$. Nessa despressurização, o estado parte da região líquida e cruza a curva de equilíbrio líquido–vapor, entrando na região de vapor.
O caminho que representa uma queda de pressão a temperatura constante é o mostrado na alternativa A.
