UNIFEI · 2020

Anualmente, as baleias-cinzas executam sua rota de migração, chegando a percorrer cerca de 20 mil quilômetros ao longo de todos os seus trajetos. A reportagem a seguir especifica o caminho desses graciosos animais marinhos ao longo de uma migração anual. BALEIA-CINZA 1. Durante o verão e outono do hemisfério norte, a baleia- cinza se alimenta na costa do Alasca. Em dezembro, começo do inverno, ela viaja rumo às águas quentes do México. Em janeiro, cerca de 30 baleias por hora nadam rumo ao sul da costa americana e, por fim, retornam ao ponto onde se alimentam abundantemente. 2. Os animais viajam a uma velocidade média de 8 km/h e levam cerca de três semanas para chegar ao primeiro destino. Nesse período, quase não se alimentam. No México, ocorre o nascimento dos filhotes. Em março, o grupo inicia a viagem de volta. (Adaptado de: <https://super.abril.com.br/mundo-estranho/quais-sao-os-animais-recordistas-em-migracoes/>) A partir das informações da reportagem e observando o mapa com as distâncias médias entre os pontos de parada das baleias, podemos afirmar que o tempo necessário para uma baleia percorrer a primeira parte da viagem (do Alasca até o México), e o deslocamento resultante executado pelas baleias ao longo de toda a migração são, respectivamente:

Observe os postulados abaixo, que são atribuídos ao pensador Arquimedes de Siracusa, que viveu no século III a.C. Tais postulados foram elaborados por este pensador a partir de testes de equilíbrio realizados com uma balança de braços, como a da figura abaixo: [Postulado 1]: Postulamos que pesos iguais se equilibram a distâncias iguais e que pesos iguais suspensos a distâncias desiguais não se equilibram, mas que se inclinam do lado do peso suspenso à maior distância. [Postulado 2]: Quando pesos suspensos a certas distâncias estão em equilíbrio, se adicionarmos algum corpo a um dos pesos, os pesos não mais se equilibrarão, mas haverá uma inclinação do lado do peso ao qual foi adicionado algum corpo. [Postulado 3]: Da mesma forma, se removermos qualquer coisa de um dos dois pesos [que se equilibram a certas distâncias], os pesos não mais se equilibrarão, mas haverá uma inclinação do lado do peso do qual nada foi retirado. Com base nessas informações, a equação física que, em termos atuais, descreve os postulados de Arquimedes, é:

A velocidade com que um corpo qualquer de massa m pode “escapar” da atração gravitacional de um planeta de massa M, entrando em órbita, pode ser obtida considerando as seguintes condições: I. “A energia mecânica do corpo, no infinito, é nula”. II. “A energia mecânica do corpo se conserva”. III. “A energia potencial gravitacional de um corpo na superfície de um planeta é dada pela força de atração gravitacional que age sobre o corpo que está a uma distância igual ao raio do planeta a partir do seu centro”. Com base nessas condições, podemos dizer que a razão entre as velocidades de escape de um corpo na superfície da Terra (𝑣𝑒𝑇) e a velocidade de escape de um corpo na superfície de Marte (𝑣𝑒𝑀) pode ser escrita como: Dados: Massa da Terra: 6,97 × 10²⁴ kg Massa de Marte: 6,29 × 10²³ kg Raio da Terra: 6,3 × 10⁶ m Raio de Marte: 3,39 × 10⁶ m Constante Gravitacional: 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²

Uma empresa deseja desenvolver o protótipo de uma plataforma com molas que sustente grandes quantidades de peso, tais como carros e caminhões. O modelo da plataforma é mostrado na figura abaixo: Para testar este protótipo, é necessário saber as características das molas que serão usadas como sustentação para a plataforma. No teste, a empresa utiliza um carro de passeio, com massa de aproximadamente 2,3 ton. Quando o carro é colocado sobre a plataforma, é observada uma compressão de 0,2 m em cada mola a partir da posição inicial, isto é, a posição da plataforma antes de o carro ser colocado sobre ela. Com base nessas informações, qual é a compressão que ocorrerá em cada mola quando um caminhão de 7 ton for colocado sobre a plataforma?

Uma das mais belas e também mais perigosas estradas brasileiras é a rodovia SC-390, mais conhecida como estrada da Serra do Rio do Rastro, que faz a ligação entre o litoral e os municípios da serra catarinense. Como é possível supor, todo cuidado é pouco na descida dessa estrada, principalmente devido às suas muitas curvas serem “fechadas”, ou seja, com um raio muito pequeno em relação ao arco de circunferência que compõe estas curvas. (Imagem: Estradas sinuosas que compõem a estrada da Serra do Rio do Rastro, SC-390. Disponível em: <https://bit.ly/35SWyhS>) Suponha que você está passando por uma das curvas dessa estrada e precisa controlar o seu veículo para que ele não escape da curva, o que seria de todo uma tragédia! Você sabe que a única interação entre seu veículo e o solo é a força de atrito que há entre eles, e também que há, nesta situação, a necessidade de que o carro se mantenha na curva controlando a velocidade com que esta curva é percorrida. Sendo assim, dentre as equações elencadas abaixo, aquela que melhor descreve a máxima velocidade que o carro pode ter para que não escape da curva é:

Um grupo de viajantes mochileiros está fazendo uma viagem ao Peru e pretende conhecer o belíssimo lago Titicaca, que se localiza a aproximadamente 4.000m de altitude a partir do nível do mar. A tabela a seguir mostra os valores da pressão atmosférica em variadas altitudes. Com base nessas informações, qual é a pressão total a que está submetido um dos viajantes, que mergulha até uma profundidade de 100 m no famoso lago? Dados: Densidade da água: 10³ kg/m³ 1 atm = 760 mmHg = 1,05 × 10⁵ Pa

Uma pesquisadora pretende analisar as características de um determinado material a partir de seu comportamento quando aquecido. O gráfico a seguir descreve a variação da temperatura de 1,0 grama desse material com o passar do tempo e a tabela apresenta valores de referência para várias substâncias. Ao avaliar as informações contidas no gráfico e com o auxílio tabela, a pesquisadora elabora quatro afirmações. São elas: I. O material é o ferro. II. O calor específico do material vale 0,032 cal/g.ºC. III. Se a massa de material que está sendo aquecida fosse duplicada, o calor específico também seria duplicado. IV. Se a massa de material que está sendo aquecida fosse duplicada, a quantidade de calor para fazê-lo mudar de estado também seria duplicada. Estão corretas as afirmações:

Questão anulada no gabarito oficial.

Um mol de gás ideal sofre quatro transformações indicadas no diagrama p x V, como AB, BC, CD e DA. Sabendo que nesta situação o gás realiza 4,0 J de trabalho, qual seria o trabalho realizado pelo gás se ao invés do ciclo indicado o gás sofresse as transformações AC, CD e DA?

A formação de imagens em espelhos pode ser descrita por uma série de leis físicas e há muitos conhecimentos importantes que hoje existem por razão da descrição das chamadas leis da óptica geométrica. Um experimento muito conhecido, e que pode ser ao mesmo tempo muito interessante e divertido, é o experimento de Miragem, ou apenas “experimento do porquinho”, que consiste na formação de uma imagem bastante realista de um objeto (neste caso, o porquinho) posicionado entre espelhos côncavos acoplados. O experimento pode ser visto na figura a seguir: Na primeira figura, temos o experimento original, no qual se pode ver a imagem formada do porquinho na superfície do conjunto de espelhos. Na segunda figura, observa-se uma representação da montagem do experimento, no qual se pode ver os dois espelhos côncavos acoplados, o objeto AB e a imagem A’B’. Essa figura representa apenas o esquema de montagem do experimento, não expressando as características da imagem formada. Usando seus conhecimentos de óptica, analise o funcionamento do experimento e marque a alternativa correta.

Em um momento de grande desespero, um motorista está com o seu carro parado sobre uma linha férrea quando percebe, pelo som do apito, que um trem está se aproximando. Neste caso, para decidir se ele ainda insiste em ligar o carro ou o abandona ali, é importante saber com que velocidade o trem está se aproximando. O único aparelho que o motorista possui que pode ser utilizado é um medidor de frequência de som, chamado frequencímetro. Quando o trem está a uma distância de 3 km do carro parado e se aproximando dele, a locomotiva emite um som de apito, que é captado pelo frequencímetro do motorista com uma frequência de 466 Hz. Contudo, sabe-se que a frequência real do apito do trem é de 357 Hz. Sabendo dessa diferença de captação das frequências do som, quanto tempo, aproximadamente, o motorista tem para sair da frente do trem?

Nas figuras abaixo estão representadas duas esferas metálicas de massas iguais e suspensas por fios isolantes. As esferas estão em repouso e podem estar eletricamente carregadas, sendo indicado pelos sinais em cada uma delas e, portanto, a ausência de sinal indica que a esfera está descarregada. Sabendo que as esferas estão submetidas apenas às forças elétricas e gravitacionais, assinale a alternativa que contém o esquema representado corretamente.

A iluminação é muito importante em museus, pois além de sua necessidade para se apreciar uma obra de arte, é possível utilizar a variação da intensidade dos focos de luz para destacar algum objeto tornando-o a atração do ambiente. Em uma das salas de um museu hipotético, há dez objetos que devem ser iluminados. O técnico de iluminação foi encarregado de distribuir os focos de luz de forma que um dos objetos estivesse sob uma intensidade de luz maior que os demais, e outras quatro peças estivessem com focos de menor e mesma intensidade de luz do ambiente. Assim, o técnico instalou dez lâmpadas com a mesma especificação e as ligou conforme o esquema de circuito a seguir: Sabendo que o brilho, neste caso, depende apenas da corrente que está fluindo nas lâmpadas, sob quais delas devem ser posicionados o objeto de destaque e as outras quatro peças com menor destaque?

Um elétron penetra com velocidade v = 4,4 × 10⁶ m/s numa região onde existe um campo de indução magnética B = 1,0 × 10⁻³ T, uniforme e perpendicular à trajetória da partícula. Sabendo que a massa do elétron e sua carga elétrica são, respectivamente, m = 9,1 × 10⁻³¹ kg e q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, a ordem de grandeza da aceleração, em m/s², que este elétron adquire ao entrar nesta região será:

A lei de Faraday, também conhecida como lei da indução eletromagnética, descreve o aparecimento de uma força eletromotriz induzida quando há a variação do fluxo do campo magnético com o tempo. Ele pode ser verificado utilizando um circuito constituído por uma bobina e um medidor sensível de corrente e um ímã posicionado próximo à bobina (veja a figura abaixo). Quando a bobina e o ímã forem colocados em determinados movimentos, o medidor poderá indicar a existência de corrente elétrica na bobina. Assinale a alternativa em que o medidor não detectará corrente elétrica na bobina:

Em 1913, Bohr propôs que para um átomo manter-se estável, os elétrons desse átomo só poderiam possuir determinados níveis de energia denominados estados quânticos. No caso particular do átomo de hidrogênio, que possui um único elétron, os níveis de energia possíveis são dados pela seguinte expressão: $E_n=-13,6/n^2\,\mathrm{eV}$ onde n = 1, 2, 3,... é o número quântico, En é a energia correspondente a cada número quântico e eV (elétron-volt) é uma unidade de medida de energia utilizada em Física atômica que corresponde à energia adquirida por um elétron quando acelerado por uma diferença de potencial de 1 volt. Quando o átomo de hidrogênio está no estado fundamental significa que o seu elétron está no estado de energia n = 1 e, se este elétron estiver em qualquer n > 1, dizemos que o átomo está no estado excitado. Para ocorrer essa transição do estado fundamental para o estado excitado (ou vice e versa), o átomo absorve (ou emite) um fóton cuja energia é dada por: $E_{\text{foton}}=hf$ e esta deve ser igual a ΔE (h é a constante de Planck, f é a frequência de onda do fóton e ΔE é a diferença de energia entre dois níveis envolvidos na transição). Suponha um átomo de hidrogênio no estado excitado com n = 3 (E3 = -1,5 eV) que sofre transição para o estado fundamental (E1 = -13,6 eV) emitindo um fóton. A frequência desse fóton emitido, em Hz, é de aproximadamente: Dados: 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J; h = 6,63 × 10⁻³⁴ Js