Filmes de ficção, como Star Wars (Guerra nas Estrelas), mostram voos de espaçonaves e suas manobras direcionais, além de batalhas envolvendo naves e civilizações tecnologicamente avançadas. Em relação a esses filmes, é correto afirmar que eles
O gabarito oficial indica D. Contudo, a redação requer ressalva: a alternativa menciona voo em superfícies planetárias, enquanto muitas cenas evocadas pelo enunciado ocorrem no espaço. O formato externo de uma nave não basta para concluir se suas manobras violam as leis da Física.
Dentro de uma atmosfera, forças aerodinâmicas podem atuar. No vácuo, asas e lemes não produzem essas forças, mas propulsores podem mudar a velocidade e a orientação da nave por troca de momento com os gases expelidos. Portanto, não se deve justificar D afirmando que manobras no espaço são impossíveis. A questão fica classificada editorialmente como ambígua, sem alterar a resposta da banca.
Considere a seguinte figura:
A cena resume, fotograficamente, o momento mais marcante do filme "2001, uma Odisseia no Espaço", de Stanley Kubrick. É o momento em que o astronauta David Bowman entra na nave-mãe (nave esférica maior) após acoplar, por avizinhamento, seu módulo de voo (nave esférica menor). A cena mostra o astronauta prestes a entrar na nave sem o capacete característico do traje espacial. A cena de entrada dura menos de 10 segundos. É correto afirmar que o astronauta, caso esse fosse um acontecimento real,
O gabarito oficial indica D, mas a alternativa contém uma justificativa cientificamente problemática. Uma exposição inferior a dez segundos ao vácuo não implica congelamento instantâneo nem permite afirmar, apenas com esses dados, que haveria morte ou lesões graves inevitáveis.
Sem um meio material, não há perda de calor por condução e convecção para o espaço. A descompressão e a falta de oxigênio representam riscos, porém não sustentam a descrição de congelamento imediato; tampouco ocorre a “implosão” descrita em A. A justificativa de B também é inadequada: o organismo não controla automaticamente todos os efeitos da descompressão.
Ressalva editorial: preserva-se D como resposta oficial, sem apresentar sua explicação como fisicamente correta. Referência: NASA — exposição ao vácuo.
Em uma viagem a Júpiter, deseja-se construir uma nave espacial com uma seção rotacional para simular, por efeitos centrífugos, a gravidade. A seção terá um raio de 90 metros. Quantas rotações por minuto (RPM) deverá ter essa seção para simular a gravidade terrestre?
(considere $g = 10\ \text{m/s}^2$).
Para simular a gravidade terrestre por rotação, a aceleração centrípeta na borda da seção precisa ter módulo igual a $g$: $a_{cp} = \omega^2 r = g$.
Isolando $\omega$: $\omega = \sqrt{\dfrac{g}{r}} = \sqrt{\dfrac{10}{90}} = \sqrt{\dfrac{1}{9}} = \dfrac{1}{3}\ \text{rad/s}$.
Convertendo para rotações por minuto (cada rotação = $2\pi$ rad; 1 min = 60 s): $\text{RPM} = \omega\cdot\dfrac{60}{2\pi} = \dfrac{1}{3}\times\dfrac{60}{2\pi} = \dfrac{20}{2\pi} = \dfrac{10}{\pi}$ — alternativa A.
Assinale a alternativa que apresenta fenômenos que poderiam estar associados às seguintes ilustrações.
As ilustrações mostram frentes de onda circulares distribuídas de forma assimétrica em torno de uma fonte em movimento: ficam mais próximas na direção de aproximação e mais afastadas no lado oposto. Esse padrão está associado ao efeito Doppler.
No afastamento, o observador pode receber uma frequência menor e um comprimento de onda maior. Para a luz, o deslocamento em direção a comprimentos de onda maiores é chamado desvio para o vermelho. Assim, a associação pretendida pela questão corresponde à resposta C, confirmada pelo gabarito oficial pós-recursos.
Ressalva: o desvio cosmológico associado à expansão do Universo não se reduz ao Doppler de uma fonte movendo-se em um meio. A questão exige uma associação qualitativa, e as figuras não representam ressonância acústica nem interferência destrutiva.
Considere a figura a seguir em que uma bola de massa $m$, suspensa na extremidade de um fio, é solta de uma altura $h$ e colide elasticamente, em seu ponto mais baixo, com um bloco de massa $2m$ em repouso sobre uma superfície sem nenhum atrito. Depois da colisão, a bola subirá até uma altura igual a
A velocidade da bola no ponto mais baixo, antes da colisão, vem da conservação de energia na queda pendular: $mgh = \dfrac{1}{2}mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{2gh}$.
Numa colisão elástica unidimensional entre a bola (massa $m$, velocidade $v$) e o bloco em repouso (massa $2m$), a velocidade da bola logo após o choque é $v' = \dfrac{m-2m}{m+2m}v = -\dfrac{v}{3}$ — o sinal negativo indica que a bola "quica" de volta, invertendo o sentido. O módulo da velocidade de retorno é $\dfrac{v}{3}$.
Essa velocidade de retorno determina a altura $h'$ que a bola volta a subir, novamente por conservação de energia: $\dfrac{1}{2}m\left(\dfrac{v}{3}\right)^2 = mgh' \Rightarrow h' = \dfrac{v^2}{18g} = \dfrac{2gh}{18g} = \dfrac{h}{9}$ — alternativa B.
Ao conceber um ser cujas faculdades são tão aguçadas que ele consegue acompanhar cada molécula em seu curso, esse ser, cujos atributos são ainda essencialmente tão finitos quanto os nossos, seria capaz de fazer o que atualmente nos é impossível fazer. Consideramos que as moléculas em um recipiente cheio de ar, a uma temperatura uniforme, movem-se com velocidades que não são de modo algum uniformes. Suponhamos agora que tal recipiente é separado em duas porções, A e B, por meio de uma divisória na qual há um pequeno orifício, e que um ser, que pode ver as moléculas individuais, abre e fecha esse orifício, de forma a permitir que somente as moléculas mais rápidas passem de A para B, e somente as mais lentas passem de B para A. Ele irá, portanto, sem nenhum trabalho, elevar a temperatura de B e baixar a de A, contradizendo a 2ª lei da termodinâmica.
O enunciado refere-se ao experimento mental intitulado
O texto descreve exatamente o experimento mental proposto por James Clerk Maxwell em 1867: um ser hipotético capaz de observar moléculas individuais e abrir/fechar seletivamente uma porta entre dois compartimentos, deixando passar só as moléculas rápidas num sentido e as lentas no outro — aquecendo um lado e resfriando o outro sem realizar trabalho aparente, o que pareceria violar a Segunda Lei da Termodinâmica.
Esse experimento ficou conhecido como o Demônio de Maxwell. Sua resolução — mostrando que a Segunda Lei não é de fato violada, pois é preciso incluir o dispositivo e o processamento da informação no balanço de entropia; a reinicialização irreversível de sua memória tem custo termodinâmico — só viria décadas depois, com os trabalhos de Leó Szilárd e Rolf Landauer sobre o custo entrópico da informação — alternativa C.