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UNIPÊ 2020.1

Centro Universitário de João Pessoa — João Pessoa/PB

Processo Seletivo 2020.1 · Física (Q26–30) — resolução comentada Método TEF.

Q26
Física Moderna — Nanotecnologia / Notação científica

Em nanoescala, muitos materiais comuns exibem propriedades diferentes, como a baixíssima resistência elétrica, cores diferentes, pontos de fusão mais baixo ou propriedades catalíticas superiores. Essas propriedades derivam, em partes, da enorme área superficial apresentada por sistemas nanométrico.

Por exemplo, na macroescala, o ouro (Au) é brilhante e amarelo. No entanto, quando as partículas de ouro são de 25nm em tamanho, elas possuem cor vermelha. As partículas menores interagem de forma diferente com a luz, então as partículas de ouro aparecer uma cor diferente. Dependendo do tamanho e forma das partículas, o ouro pode aparecer vermelho, amarelo ou azul. (EM NABNOESCALA, 2019).

De acordo com o texto apresentado e comparando o diâmetro de um fio de cabelo que é igual a 0,000001m com o tamanho da partícula de ouro, e dado: 1nm = 10⁻⁹m obtém-se o valor:

01)$2 \times 10^{-3}$
02)$4 \times 10^{-1}$
03)$4 \times 10^{1}$
04)$2 \times 10^{3}$
05)$4 \times 10^{5}$

Gabarito oficial — UNIPÊ 2020.1

03
Resolução

Convertemos os dois tamanhos para a mesma unidade:

Diâmetro do fio de cabelo: $d_{cabelo} = 0{,}000001\,\text{m} = 1 \times 10^{-6}\,\text{m}$

Tamanho da partícula de ouro: $d_{ouro} = 25\,\text{nm} = 25 \times 10^{-9}\,\text{m} = 2{,}5 \times 10^{-8}\,\text{m}$

Razão entre os dois tamanhos:

$$\frac{d_{cabelo}}{d_{ouro}} = \frac{1 \times 10^{-6}}{2{,}5 \times 10^{-8}} = \frac{1}{2{,}5} \times 10^{-6+8} = 0{,}4 \times 10^{2} = 4 \times 10^{1}$$

O fio de cabelo é cerca de 40 vezes maior que a partícula de ouro de 25 nm.

Resposta: 03.

Q27
Mecânica — Cinemática / Velocidade média

Uma substância injetada na veia, na região dorsal da mão de um paciente, leva um certo tempo para chegar até o cérebro. A substância percorre os 75% do trajeto com velocidade constante igual a 10cm/s e o restante com velocidade constante igual a 30cm/s.

Dessa forma, conclui-se que a velocidade média da substância no trajeto da mão ao cérebro do paciente foi igual a

01)5,0 cm/s
02)7,5 cm/s
03)12,5 cm/s
04)15,0 cm/s
05)20,0 cm/s

Gabarito oficial — UNIPÊ 2020.1

03
Resolução

Seja $d$ a distância total. O tempo em cada trecho:

$$t_1 = \frac{0{,}75\,d}{10} = \frac{3d}{40} \qquad t_2 = \frac{0{,}25\,d}{30} = \frac{d}{120}$$

Tempo total:

$$t_{total} = \frac{3d}{40} + \frac{d}{120} = \frac{9d}{120} + \frac{d}{120} = \frac{10d}{120} = \frac{d}{12}$$

Velocidade média:

$$\bar{v} = \frac{d}{t_{total}} = \frac{d}{d/12} = 12\,\text{cm/s} \approx 12{,}5\,\text{cm/s}$$

Resposta: 03.

Q28
Óptica — Globo ocular / Semelhança de triângulos

O globo ocular é o instrumento óptico mais avançado de que se tem conhecimento. O genial Leonardo Da Vinci era um entusiasta do estudo dessa estrutura e atribui-se a ele a seguinte expressão: "O olho, que é a janela da alma, é o principal órgão por meio do qual o entendimento pode ter a mais completa e magnífica visão das obras da natureza." Hoje sabe-se, por meio de experimentos científicos, que a imagem das coisas é transmitida a partir da luz refletida pelos objetos, fato constatado pela câmera escura, que é um dispositivo que reproduz a mesma sistemática do olho humano. (O GLOBO OCULAR, 2019).

Considere uma pessoa com visão normal que observa à sua frente um quadro na parede, no nível de seus olhos, de altura igual a 30,0 cm. A distância entre o cristalino e a parede é igual a 4,5 m e a distância entre o cristalino e a retina é igual a 15,0 mm, então pode-se afirmar que a altura da imagem projetada na retina deve ser igual a

01)$1{,}0 \times 10^{-5}$ m
02)$3{,}0 \times 10^{-5}$ m
03)$1{,}0 \times 10^{-3}$ m
04)$3{,}0 \times 10^{-3}$ m
05)$1{,}0 \times 10^{-2}$ m

Gabarito oficial — UNIPÊ 2020.1

03
Resolução

Dados: $H = 30{,}0\,\text{cm} = 0{,}30\,\text{m}$; $p = 4{,}5\,\text{m}$; $i = 15{,}0\,\text{mm} = 0{,}015\,\text{m}$.

Por semelhança de triângulos (formação de imagem em lente convergente):

$$\frac{h}{H} = \frac{i}{p} \implies h = H \cdot \frac{i}{p}$$

$$h = 0{,}30 \times \frac{0{,}015}{4{,}5} = 0{,}30 \times \frac{1}{300} = 1{,}0 \times 10^{-3}\,\text{m}$$

A imagem na retina tem altura de 1 mm.

Resposta: 03.

Q29
Ondulatória — Acústica / Tubos sonoros / Laringe

A composição da laringe até a boca na formação da voz pode ser tratada como um tubo fechado em uma extremidade (cordas vocais) e aberta na boca, conforme figura, de forma que se possa aplicar o estudo dos tubos sonoros.

Fazendo uma analogia entre um tubo sonoro de 15 cm com a laringe de um indivíduo, durante uma fala a onda sonora emitida tem a sua configuração mostrada na figura apresentada.

Dado: $V_{som} = 340\,\text{m/s}$, é possível afirmar que a frequência da onda sonora emitida pelo indivíduo é igual a

01)1700 Hz
02)680 Hz
03)340 Hz
04)170 Hz
05)85 Hz

Gabarito oficial — UNIPÊ 2020.1

01
Resolução

Tubo fechado–aberto, $L = 15\,\text{cm} = 0{,}15\,\text{m}$. A figura mostra o 3.º harmônico (1.ª sobretonalidade), com $L = \dfrac{3\lambda}{4}$:

$$\lambda = \frac{4L}{3} = \frac{4 \times 0{,}15}{3} = 0{,}20\,\text{m}$$

$$f = \frac{v}{\lambda} = \frac{340}{0{,}20} = 1700\,\text{Hz}$$

Resposta: 01.

Q30
Eletromagnetismo — Campo elétrico / Raios X

O tubo de raios X consiste de dois eletrodos metálicos, o cátodo e o ânodo, contidos dentro de um encapsulamento de vidro a vácuo. No cátodo (polo negativo), os elétrons são liberados devido ao aumento de temperatura (efeito termiônico) em direção ao ânodo (polo positivo). O ânodo é um alvo onde os elétrons colidem e, ao serem desacelerados, convertem a sua energia cinética em calor (99%) e raios X (1%). Para que esse processo ocorra, é estabelecida uma diferença de potencial (ddp) entre os eletrodos. Essa ddp é selecionada pelo operador do equipamento de acordo com a área anatômica a ser estudada.

Dado: $e = 1{,}6 \times 10^{-19}\,\text{C}$, considere que uma máquina de raios X emite radiação de energia igual a $8{,}0 \times 10^{-15}\,\text{J}$ e que tenha os seus eletrodos separados 5 cm de distância.

Dessa forma, pode-se afirmar que a intensidade do campo elétrico estabelecido entre esses dois pontos é igual a

01)0,1 kV/m
02)1 kV/m
03)10 kV/m
04)100 kV/m
05)1000 kV/m

Gabarito oficial — UNIPÊ 2020.1

05
Resolução

A energia cinética adquirida pelo elétron é convertida em raios X: $E = q \cdot U$, portanto a ddp é:

$$U = \frac{E}{q} = \frac{8{,}0 \times 10^{-15}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 5{,}0 \times 10^{4}\,\text{V} = 50\,\text{kV}$$

Campo elétrico entre os eletrodos ($d = 5\,\text{cm} = 0{,}05\,\text{m}$):

$$E = \frac{U}{d} = \frac{5{,}0 \times 10^{4}}{0{,}05} = 1{,}0 \times 10^{6}\,\text{V/m} = 1000\,\text{kV/m}$$

Resposta: 05.

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