A figura indica como ocorre a transformação de energia na maioria dos equipamentos geradores de energia elétrica, sendo que o gerador eletromagnético representado é o tipo mais comum nas usinas elétricas e funciona com base na Lei de Indução de Faraday. Sobre esse tema, analise as asserções.
I. O gerador eletromagnético produz energia elétrica com corrente elétrica contínua que é utilizada na maioria dos equipamentos elétricos residenciais.
II. O sistema de fornecimento inicial de energia entrega ao gerador eletromagnético energia cinética.
III. Um conjunto de células fotoelétricas é capaz de fornecer diretamente energia inicial ao gerador eletromagnético.
IV. Os sistemas hídricos são os que, percentualmente, na matriz energética brasileira, mais fornecem energia inicial para geração de energia elétrica.
Assinale a alternativa que apresenta apenas asserções corretas.
I é falsa: geradores eletromagnéticos baseados na Lei de Faraday (como os das usinas) produzem corrente alternada, não contínua.
II é verdadeira: o "sistema de fornecimento inicial" (turbina hídrica, eólica, a vapor etc.) entrega ao gerador energia mecânica — cinética de rotação — que é convertida em elétrica.
III é falsa: células fotoelétricas (painéis solares) convertem luz diretamente em eletricidade por efeito fotovoltaico, sem passar por um gerador eletromagnético.
IV é verdadeira: as hidrelétricas são historicamente a principal fonte da matriz elétrica brasileira.
Corretas: II e IV — alternativa A.
Um estudante deseja determinar a capacidade térmica de um calorímetro. Para isso, ele realiza os seguintes procedimentos: inicialmente, com o calorímetro vazio, seco e limpo, ele coloca 60 g de água fria em seu interior. Em seguida, coloca um pequeno bloco de alumínio, de 60 g, em uma estufa a 50 °C e aguarda tempo suficiente para que o bloco fique em equilíbrio térmico com a estufa; no próximo passo, com a água fria já em equilíbrio térmico com o calorímetro, o estudante mede a temperatura desse sistema, anotando o valor de 10 °C. Na sequência, ele transfere o bloco de alumínio rapidamente para o interior do calorímetro com água para, em seguida, medir a temperatura de equilíbrio, anotando o valor de 15 °C.
Dados: calor específico da água = 1 cal/g·°C; calor específico do alumínio = 0,2 cal/g·°C.
Com a realização dos procedimentos, desconsiderando eventuais perdas de calor para o ambiente, qual é a capacidade térmica do calorímetro determinada pelo estudante?
O bloco de alumínio esfria de 50 °C a 15 °C, cedendo calor: $Q_{Al}=m_{Al}\,c_{Al}\,\Delta T=60\cdot0{,}2\cdot(50-15)=420\;\text{cal}$.
Esse calor é absorvido pela água (10 °C → 15 °C) e pelo calorímetro (capacidade térmica $C$): $Q_{água}=60\cdot1\cdot(15-10)=300\;\text{cal}$ e $Q_{cal}=C\cdot(15-10)=5C$.
Pelo balanço de energia, $Q_{Al}=Q_{água}+Q_{cal}$: $420=300+5C \Rightarrow 5C=120 \Rightarrow C=24\;\text{cal/°C}$ — alternativa C.
O uso constante de celulares levanta preocupações sobre possíveis riscos à saúde, especialmente em relação à radiação emitida por esses dispositivos. Estudos recentes, no entanto, indicam que a energia emitida pelos celulares não é suficiente para causar danos significativos ao corpo humano. Especialistas afirmam que a radiação dos celulares não tem força para danificar o DNA, o que seria necessário para causar problemas de saúde graves, como o câncer. Os celulares emitem radiação de radiofrequência, com energia de baixa intensidade, no espectro eletromagnético. Esse espectro abrange desde ondas de rádio, que têm comprimentos longos, até raios gama, que são extremamente curtos. As frequências utilizadas por celulares variam entre 0,7 e 2,7 GHz para tecnologias 2G, 3G e 4G, enquanto o 5G pode chegar a 80 GHz. Apesar dessas frequências mais altas, todas estão na faixa não ionizante do espectro. Radiações não ionizantes, como as emitidas por celulares, não têm a capacidade de remover elétrons dos átomos, o que significa que não podem danificar células ou o DNA.
Considerando o texto, analise as asserções.
I. A radiação emitida por um aparelho de telefone celular é incapaz de causar problemas de saúde graves por se tratar de ondas eletromagnéticas de baixa amplitude.
II. Radiações não ionizantes são ondas eletromagnéticas de frequências menores que as ondas eletromagnéticas de radiações ionizantes.
III. A radiação gama é constituída de ondas eletromagnéticas que, no vácuo, possuem a mesma velocidade que as ondas eletromagnéticas de telefones celulares.
IV. A radiação eletromagnética utilizada por celulares com tecnologia 5G possui comprimento de onda maior que a da radiação eletromagnética utilizada por celulares com tecnologia 2G.
Assinale a alternativa que apresenta apenas asserções corretas.
I é falsa: a incapacidade de causar dano está ligada à energia do fóton (baixa frequência), não à amplitude da onda — amplitude está associada à intensidade/potência do sinal, não ao caráter ionizante ou não da radiação.
II é verdadeira: radiações não ionizantes (rádio, micro-ondas, celular) têm frequência — e portanto energia de fóton — menor que as ionizantes (ultravioleta, raios X, gama).
III é verdadeira: toda onda eletromagnética, independentemente da frequência, propaga-se no vácuo com a mesma velocidade $c$.
IV é falsa: como $\lambda=c/f$, uma frequência maior (5G, até 80 GHz) implica comprimento de onda menor que o do 2G (0,7–2,7 GHz), não maior.
Corretas: II e III — alternativa C.
Na imagem de uma lente sobre a página de um jornal, verifica-se que as letras sob a lente se mostram menores do que as demais.
RAMALHO, F.; FERRARO, N. G.; TOLEDO, P. A. Os fundamentos da Física. São Paulo: Moderna, 2015. v. 2, p. 353.
Nessa situação, qual é o tipo de lente usada e qual é a natureza da imagem formada?
Uma lente divergente forma, para qualquer posição do objeto, uma imagem virtual, direita e reduzida — é a única lente capaz de produzir esse efeito (redução sem inversão) em qualquer distância.
Uma lente convergente só forma imagem reduzida quando o objeto está além do centro de curvatura ($2f$), e nesse caso a imagem é real e invertida — o que não corresponde à observação relatada, em que as letras aparecem apenas menores, mantendo a orientação normal de leitura.
Logo, a lente é divergente e a imagem, virtual — alternativa A.
O esquema representa etapas do ciclo de vida de uma estrela.
Sobre esse esquema, analise as asserções.
I. Trata-se de um processo que exemplifica o que ocorre com uma estrela maior que o Sol.
II. Supernova é o processo em que uma supergigante vermelha esfria e renova sua superfície.
III. O que determina se uma estrela terminará como estrela de nêutrons ou buraco negro é a temperatura da supernova.
IV. Uma diferença entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro é a intensidade do campo gravitacional que cada um gera.
Assinale a alternativa que apresenta apenas asserções corretas.
I é verdadeira: a sequência nebulosa → gigante → supergigante vermelha → supernova → remanescente compacto ocorre para estrelas de massa bem maior que a do Sol; uma estrela como o Sol termina como anã branca, sem passar por supernova.
II é falsa: supernova é uma explosão estelar violenta, não um processo de "resfriamento e renovação de superfície".
III é falsa: o que determina se o remanescente será estrela de nêutrons ou buraco negro é a massa do núcleo remanescente após a explosão, não a "temperatura da supernova".
IV é verdadeira: a diferença essencial está no campo gravitacional — o buraco negro é denso o bastante para que nem a luz escape de sua região, algo que não ocorre na estrela de nêutrons.
Corretas: I e IV — alternativa B.