UFVJM · SASI 2022 · 1ª etapa — Física com resolução

SASI 2022 · 1ª etapa · Triênio 2022–2024 · 6 questões de Física e interdisciplinares.

Q38
Mecânica — Queda livre — Altura da macieira

Uma maçã cai no chão da metade da altura de uma macieira e, enquanto cai, ela fica um segundo em queda livre. Considerando que a aceleração da gravidade no local é de 9,80 m/s², pode-se afirmar que a altura da macieira é de:

A)
2,45 m.
B)
4,90 m.
C)
9,80 m
D)
19,6 m.

Gabarito oficial após recursos.

C
Resolução comentada

Tomando a maçã inicialmente em repouso e desprezando a resistência do ar, a distância percorrida em um segundo é:

$$h_{\mathrm{queda}}=\frac12gt^2$$

$$h_{\mathrm{queda}}=\frac12(9{,}80)(1)^2=4{,}90\,\mathrm{m}$$

A maçã caiu da metade da altura da macieira.

$$H=2h_{\mathrm{queda}}=9{,}80\,\mathrm{m}$$

Alternativa C.

Q40
Física Moderna — Modelo atômico — Emissão de luz

Os fogos de artifício emitem diferentes colorações quando incendiados. Para sua produção, são utilizados sais de diferentes íons metálicos misturados com um material explosivo. Os sais de sódio, por exemplo, emitem a cor amarela; os de bário, a cor verde e os de cobre, a cor azul. Essas cores são produzidas quando os elétrons excitados, dos íons metálicos, retornam para níveis de menor energia. O cientista que propôs o modelo atômico que explica esse fenômeno foi:

A)
Bohr
B)
Dalton
C)
Rutherford
D)
Thomson

Gabarito oficial após recursos.

A
Resolução comentada

Ao retornar de um estado de maior energia para outro de menor energia, o elétron pode emitir um fóton cuja energia corresponde à diferença entre os estados.

$$E_{\mathrm{fóton}}=E_i-E_f$$

$$hf=E_i-E_f$$

Os diferentes íons têm diferentes estruturas de níveis e, por isso, podem emitir luz de frequências distintas. O modelo histórico que introduz órbitas estacionárias com energias quantizadas é o de Bohr. O modelo de Dalton não contém elétrons; os modelos de Thomson e Rutherford, por si, não explicam os espectros por essas transições.

Alternativa A.

Q42
Termologia — Transferência de calor — Pinguins

A regulação da temperatura corporal de duas espécies de pinguins é realizada por mecanismos comportamentais e fisiológicos, como descrito a seguir:


I. Pinguim Imperador: quando há sensação de frio, balançam o corpo, levantando alternadamente os pés do chão congelado; I
I. Pinguim de galápagos: quando há a sensação de calor, ocorre a expansão dos vasos sanguíneos, com o aumento da circulação periférica.

As trocas de calor entre os pinguins I e II e o ambiente ocorrem respectivamente por:

A)
condução e radiação
B)
radiação e convecção
C)
convecção e radiação
D)
condução e convecção

Gabarito oficial após recursos. A resolução discute a divergência; item fora da pontuação.

A
Resolução comentada

No primeiro caso, a energia passa dos pés para o chão frio pelo contato. Reduzir a área ou o tempo de contato reduz a perda por condução.

No segundo, a vasodilatação favorece o transporte de energia do interior do corpo para a superfície. A partir da superfície, podem ocorrer tanto radiação térmica quanto convecção para o ar, além de outras trocas conforme as condições.

$$P_{\mathrm{rad}}=\varepsilon\sigma A(T_s^4-T_a^4)$$

$$P_{\mathrm{conv}}=hA(T_s-T_a)$$

Sem temperaturas, condições de escoamento do ar ou indicação de mecanismo predominante, a vasodilatação não permite escolher unicamente entre radiação e convecção. O gabarito oficial combina condução e radiação, enquanto a combinação condução e convecção também descreve uma possibilidade física. O acervo mantém a transcrição e retira o item da pontuação por ressalva editorial; não há anulação oficial indicada.

Item mantido para estudo, fora da pontuação.

Q43
Mecânica — Cinemática — Viagem e combustível renovável

Uma locomotiva a vapor tem uma velocidade média de 40 km/h enquanto percorre um trecho retilíneo de 350 km entre duas cidades. Essa locomotiva utiliza um recurso natural renovável como combustível.

O tempo de viagem e o combustível da locomotiva são respectivamente:

A)
8h30min e carvão vegetal.
B)
8h30min e carvão mineral.
C)
8h45min e carvão vegetal.
D)
8h45min e carvão mineral.

Gabarito oficial após recursos.

C
Resolução comentada

A duração da viagem é a distância dividida pela velocidade média.

$$t=\frac{350}{40}=8{,}75\,\mathrm{h}$$

A parte fracionária deve ser convertida em minutos.

$$0{,}75\times60=45\,\mathrm{min}$$

A viagem dura 8 horas e 45 minutos. O carvão vegetal é produzido a partir de biomassa, um recurso renovável quando há reposição adequada. O carvão mineral é um combustível fóssil; não é renovável na escala de tempo humana.

Alternativa C.

Q44
Mecânica — Cinemática — Regimes de movimento do atleta

Um atleta durante seu treinamento de corrida de longa distância tem seu desempenho descrito pelos momentos a seguir:

MOMENTO I - Aumento de velocidade com o tempo
MOMENTO II - Velocidade constante

MOMENTO III - Decréscimo de velocidade com o surgimento de dores musculares e cãibras.

De forma cronológica, os movimentos descritos nos momentos I e III e a reação que ocorre na musculatura do atleta provocando as dores e cãibras são, respectivamente:

A)
Acelerado e retardado. Glicose → ácido láctico + energia
B)
Regressivo e acelerado. Glicose → álcool etílico + energia
C)
Regressivo e retardado. Glicose + oxigênio → água + ácido pirúvico + energia
D)
Acelerado e desacelerado. Glicose + oxigênio → água + dióxido de carbono + energia

Gabarito oficial após recursos.

A
Resolução comentada

No momento I, a rapidez cresce: o movimento é acelerado. No momento III, a rapidez diminui: o movimento é retardado ou desacelerado. Não há informação sobre o sentido escolhido como positivo para classificar o movimento como progressivo ou regressivo.

No modelo didático adotado pela prova, a glicose participa de um processo que leva à formação de lactato com disponibilização de energia. A alternativa que reúne essa representação e os dois regimes cinemáticos é a esperada no gabarito.

A referência a “ácido láctico” e à causa das dores e cãibras foi preservada na transcrição. A produção de lactato não deve ser apresentada como explicação universal ou exclusiva para esses sintomas; a resolução usa a associação apenas para interpretar o modelo da questão.

Alternativa A.

Q45
Mecânica — Movimento circular — Velocidade do urubu

Um urubu voa em círculos aproveitando as correntes térmicas ascendentes de ar. Ele voa com o módulo da velocidade constante descrevendo um círculo de 2 km de diâmetro em um período de 12 minutos enquanto procura alimento.

Considere: π = 3,14.

A velocidade de voo do urubu e sua forma de obtenção de matéria e energia são, respectivamente:

A)
31,4 km/h e autótrofo.
B)
62,8 km/h e autótrofo.
C)
31,4 km/h e heterótrofo.
D)
62,8 km/h e heterótrofo.

Gabarito oficial após recursos.

C
Resolução comentada

Em uma volta, o urubu percorre o comprimento da circunferência de diâmetro 2 km.

$$C=\pi d=3{,}14(2)=6{,}28\,\mathrm{km}$$

$$T=\frac{12}{60}=0{,}20\,\mathrm{h}$$

$$v=\frac{C}{T}=\frac{6{,}28}{0{,}20}=31{,}4\,\mathrm{km/h}$$

O urubu obtém matéria e energia alimentando-se de outros organismos ou de seus restos: é heterótrofo. O valor calculado é o módulo da velocidade; a direção muda ao longo da curva.

Alternativa C.

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