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
Questão conceitual sobre física e ficção científica. Filmes como Star Wars não respeitam a ausência de meio material no vácuo: não deveria haver propagação de som nas explosões nem os característicos disparos de laser avançando devagar e visivelmente, como se fossem projéteis — isso já descarta a alternativa B, que afirma o contrário do real.
As batalhas espaciais também retratam caças estelares realizando manobras tipicamente aerodinâmicas — curvas fechadas, mergulhos, "puxadas" — usando superfícies de controle (asas, lemes) que só fariam sentido físico dentro de uma atmosfera, gerando sustentação e arrasto contra o ar. No vácuo do espaço, sem meio para essas superfícies atuarem, esse tipo de manobra não teria efeito algum sobre a trajetória da nave — é exatamente esse desrespeito às dinâmicas reais de voo (que só valem em superfícies planetárias com atmosfera) que a alternativa D aponta — alternativa D.
Considere a seguinte figura:
img/18/uemg-18-q14_fig1.webp.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,
No vácuo do espaço não há praticamente matéria, o que elimina os mecanismos usuais de troca de calor por condução e convecção — o corpo não "incinera" (não há oxigênio nem meio para combustão) e também não congela instantaneamente, já que a perda de calor por radiação é relativamente lenta. Isso já descarta a alternativa C.
O maior risco real seria o desequilíbrio de pressão: a diferença brutal entre a pressão interna do corpo e a pressão quase nula do espaço causaria efeitos graves — expansão de gases dissolvidos no sangue e nos tecidos, e risco de perda de consciência por hipóxia em poucos segundos. Dentre as opções apresentadas, a que reconhece que o astronauta sofreria consequências sérias por causa do desequilíbrio de pressão e das condições extremas do vácuo — e não sobreviveria ileso como sugere a alternativa B — é a D. A alternativa A, apesar de citar corretamente a diferença de pressão, usa o termo popular incorreto "implodir" (o corpo não implode no vácuo) — alternativa D, segundo o gabarito oficial.
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.
img/18/uemg-18-q16_fig1.webp.A ressonância acústica ocorre quando um sistema é excitado numa de suas frequências naturais, resultando numa amplitude de vibração muito maior que a de outras frequências — é o princípio por trás de instrumentos musicais e de copos de cristal que se quebram com um som muito agudo.
A interferência destrutiva ocorre quando duas ondas se sobrepõem em oposição de fase, cancelando-se (crista de uma coincidindo com o vale da outra) — usada, por exemplo, em fones de cancelamento de ruído. As ilustrações de frentes de onda da questão retratam justamente esses dois fenômenos — alternativa D.
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
img/18/uemg-18-q17_fig1.webp.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 o próprio ato de observar e selecionar as moléculas exige um custo termodinâmico — só viria décadas depois, com os trabalhos de Leó Szilárd e Rolf Landauer sobre o custo entrópico da informação — alternativa C.