Unicap Demais cursos 2025.2 — Física com Gabarito e Resolução

Q33

Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Princípio físico do radar de abertura sintética

A aplicação de tecnologias baseadas em ondas eletromagnéticas tem permitido avanços surpreendentes na exploração da Terra e de estruturas subterrâneas. Uma dessas tecnologias é o Radar de Abertura Sintética (SAR), um sistema que utiliza ondas eletromagnéticas para gerar imagens de alta resolução da superfície e, em alguns casos, de estruturas abaixo dela. O funcionamento do SAR envolve o envio de pulsos de ondas que se propagam, interagem com diferentes superfícies e retornam ao sensor. Com base no tempo de retorno e na intensidade do sinal refletido, é possível gerar imagens com precisão. Uma das aplicações recentes dessa tecnologia ocorreu no Egito, com o projeto Quéfren, que identificou possíveis estruturas subterrâneas no entorno das pirâmides de Gizé.

Ilustração de um satélite com antena de radar sobre a Terra, ao lado de uma fotografia das pirâmides de Gizé com camelos

Disponível em: https://www.tempo.com/noticias/ciencia/nem-alienigenas-nem-forcas-sobrenaturais-o-enigma-das-piramides-egipcias-resolvido.html Acessado em: 13/04/2025.

Com base nos conhecimentos de ondulatória e nas informações fornecidas, o princípio físico envolvido no funcionamento do radar SAR consiste em

A)utilizar ondas sonoras e o fenômeno de reflexão para criar imagens detalhadas da superfície terrestre.

B)utilizar ondas de luz visível e o fenômeno de refração para detectar estruturas subterrâneas.

C)utilizar ondas de rádio e o fenômeno de reflexão para criar imagens de alta resolução.

D)utilizar ondas infravermelhas e o fenômeno de difração para penetrar através de obstáculos e criar imagens.

E)utilizar ondas ultravioleta e o fenômeno de absorção para gerar imagens tridimensionais das estruturas subterrâneas.

Gabarito oficial

Resolução comentada

O enunciado diz que o SAR usa ondas eletromagnéticas e que obtém a imagem pelo tempo de retorno e pela intensidade do sinal refletido, ou seja, pelo eco dos pulsos. O fenômeno é, portanto, a reflexão.

Radares usam ondas de rádio, que são eletromagnéticas e penetram nuvens e parte do solo seco. Ondas sonoras não são eletromagnéticas, e a luz visível, a infravermelha e a ultravioleta não penetram o solo para mapear estruturas subterrâneas.

Q34

Eletricidade — Corrente elétrica — Carga da bateria e alcance de um carro elétrico

Disponível em: https://www.cnnbrasil.com.br/economia/negocios/vendas-de-carros-eletricos-batem-recorde-no-primeiro-mes-de-2024-diz-abve/#goog_rewarded Acesso em: 19/04/2025.

Reportagem da CNN Brasil com o título Vendas de carros elétricos batem recorde no primeiro mês de 2024, diz ABVE, e a fotografia de um carro elétrico cinza

Os carros elétricos estão ganhando espaço no Brasil nos últimos anos. Com a crescente preocupação ambiental, muitas pessoas buscam alternativas mais sustentáveis aos veículos movidos a combustíveis fósseis. Apesar dos altos preços, a oferta de modelos elétricos aumentou. Grandes montadoras já oferecem versões eletrificadas no mercado nacional. A infraestrutura de recarga ainda é limitada, mas tem avançado com a instalação de novos pontos. Incentivos fiscais e isenção de impostos ajudam a impulsionar as vendas. Além disso, os veículos elétricos oferecem baixo custo de manutenção e operação. O futuro da mobilidade no Brasil tende a ser cada vez mais elétrico e sustentável. Considera-se um carro elétrico que possui bateria com capacidade de $240\,\mathrm{A\cdot h}$ e promove uma corrente elétrica contínua de $60\,\mathrm{A}$ durante seu funcionamento. Suponha que o carro parta de Recife com a bateria totalmente carregada e mantenha velocidade constante de $100\,\mathrm{km/h}$ durante todo o trajeto, sem paradas nem variações de consumo. Com base nas informações fornecidas e desprezando perdas energéticas por atrito, aclives ou consumo de outros sistemas, considerando o consumo total da bateria, a cidade mais distante de Recife que o carro conseguiria chegar seria

A)João Pessoa – $120\,\mathrm{km}$

B)Maceió – $240\,\mathrm{km}$

C)Natal – $300\,\mathrm{km}$

D)Aracaju – $360\,\mathrm{km}$

E)Salvador – $420\,\mathrm{km}$

Gabarito oficial

Resolução comentada

A bateria fornece $60\,\mathrm{A}$ até esgotar $240\,\mathrm{A\cdot h}$:

$$\Delta t=\frac{Q}{i}=\frac{240}{60}=4\,\mathrm{h}\;\Rightarrow\;d=v\,\Delta t=100\cdot4=400\,\mathrm{km}$$

Entre as cidades listadas, a mais distante que está a até $400\,\mathrm{km}$ de Recife é a de $360\,\mathrm{km}$, pois a de $420\,\mathrm{km}$ fica além do alcance.

Q35

Mecânica — Cinemática escalar — Taxa de queima de velas com mesmo tempo final

Durante uma cerimônia simbólica realizada ao ar livre, duas velas são acesas simultaneamente e com suas chamas posicionadas ao longo do eixo vertical (eixo y) no instante $t=0$, como mostra a figura a seguir. Sabe-se que a velocidade de queima da vela B é constante e possui módulo igual a $2\,\mathrm{cm/h}$. Para que ambas as velas terminem de queimar ao mesmo tempo, ou seja, para que suas chamas alcancem o solo no mesmo instante, o módulo da velocidade de queima da vela A deve ser:

(Considerar que ambas as velas queimem a taxas constantes.)

Gráfico com o eixo y em centímetros: a vela A com a chama em y igual a 30 cm e a vela B com a chama em y igual a 20 cm, ambas sobre o solo

A)$2{,}5\,\mathrm{cm/h}$

B)$3{,}0\,\mathrm{cm/h}$

C)$3{,}5\,\mathrm{cm/h}$

D)$4{,}0\,\mathrm{cm/h}$

E)$4{,}5\,\mathrm{cm/h}$

Gabarito oficial

Resolução comentada

Pela figura, a chama da vela A começa em $y=30\,\mathrm{cm}$ e a da vela B em $y=20\,\mathrm{cm}$. A chama de B desce a $2\,\mathrm{cm/h}$, e ela alcança o solo em $t=\dfrac{20}{2}=10\,\mathrm{h}$.

Para a vela A terminar no mesmo instante:

$$v_A=\frac{30\,\mathrm{cm}}{10\,\mathrm{h}}=3{,}0\,\mathrm{cm/h}$$

Q36

Termologia — Calorimetria — Calor específico da água e da areia

Durante uma Feira de Ciências em uma escola, um professor realiza dois experimentos com balões (bexigas) idênticos e com a mesma massa de $100\,\mathrm{g}$ de material no interior de cada um.

• No primeiro experimento, ele enche uma bexiga com $100\,\mathrm{g}$ de areia seca, amarra, e a aproxima da chama de uma vela. Em frações de segundos, a bexiga estoura.
• No segundo experimento, ele utiliza $100\,\mathrm{g}$ de água no interior de uma bexiga semelhante e, também, a aproxima da vela. Para surpresa dos alunos, a bexiga não estoura, mesmo após certo tempo em contato com a chama.

Esse experimento simples, porém impressionante, pode ser explicado com base nos conceitos da calorimetria. Diante do exposto acima, o fenômeno observado se justifica, pois

A)a areia possui maior densidade que a água, o que aumenta a pressão interna da bexiga e facilita sua ruptura.

B)a água tem maior condutividade térmica que a areia, o que impede o superaquecimento da borracha da bexiga.

C)a areia transfere calor mais rapidamente para a borracha do que a água, que possui menor calor específico.

D)a água absorve mais calor da chama sem variar muito sua temperatura, devido ao seu maior calor específico.

E)a chama da vela aquece o ar ao redor da bexiga com areia, aumentando sua temperatura interna rapidamente.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Pela equação fundamental da calorimetria, $\Delta\theta=\dfrac{Q}{m\,c}$. Com a mesma massa e o mesmo calor recebido da chama, quanto maior o calor específico $c$, menor a variação de temperatura.

A água tem calor específico muito maior que o da areia, então absorve bastante calor com pequena elevação de temperatura e mantém a borracha em temperatura baixa. A areia esquenta rápido, e a borracha rompe. A água também não tem condutividade térmica maior que a da areia a ponto de explicar o efeito, e a pressão interna não é o fator em questão.

Q37

Mecânica — Hidrostática — Carga máxima de um barco pelo limite de flutuação

Com o aumento dos custos logísticos no transporte rodoviário e marítimo internacional, empresas brasileiras têm buscado soluções criativas para o transporte de cargas pesadas em trechos regionais. Uma dessas soluções tem sido o uso de barcos cargueiros em rios navegáveis para escoamento de materiais de mineração até centros de distribuição. Uma empresa do setor extrativista pretende utilizar um pequeno barco cargueiro, cujo volume submersível máximo é de $28\,\mathrm{m^3}$ e massa do casco vazio é de $2000\,\mathrm{kg}$, para transportar blocos de chumbo até o armazém fluvial mais próximo. O barco deve operar em segurança, ou seja, sem ultrapassar o limite de flutuação, o que significa que o peso total do conjunto (barco + carga) não pode exceder o peso do volume de água deslocado.

(Considerar a densidade da água doce como $1{,}0\times10^{3}\,\mathrm{kg/m^3}$ e a aceleração da gravidade como $10\,\mathrm{m/s^2}$).

A massa máxima de chumbo (em kg) que pode ser transportada nesse barco sem que ele afunde será:

A)$22000$

B)$24000$

C)$26000$

D)$28000$

E)$30000$

Gabarito oficial

Resolução comentada

No limite de flutuação, o peso total iguala o empuxo máximo: $(m_{casco}+m_{Pb})\,g=\rho\,g\,V$, e o $g$ se cancela.

$$m_{casco}+m_{Pb}=\rho V=1000\cdot28=28000\,\mathrm{kg}\;\Rightarrow\;m_{Pb}=28000-2000=26000\,\mathrm{kg}$$

Q38

Física moderna — Radioatividade — Tempo de decaimento até 5% da massa inicial

Um grupo de cientistas trabalha com um isótopo radioativo sintético chamado X-250, amplamente utilizado em terapias específicas de combate ao câncer. Em um experimento, os pesquisadores começaram com uma amostra de $320\,\mathrm{g}$ da substância. Esse isótopo sofre decaimento radioativo com uma meia-vida de $5$ horas, ou seja, a cada $5$ horas sua massa é reduzida pela metade. Para fins de segurança, os pesquisadores precisam saber após quantas horas restarão exatamente $5\%$ da massa inicial da amostra, o que representa o limite seguro para o manuseio do material. Com base nisso, o tempo mínimo necessário, em horas, para que a massa fique menor ou igual a $5\%$ é:

A)$15$ horas

B)$20$ horas

C)$25$ horas

D)$30$ horas

E)$35$ horas

Gabarito oficial

Resolução comentada

O limite é $5\%$ de $320\,\mathrm{g}$, ou seja, $16\,\mathrm{g}$. A cada $5\,\mathrm{h}$ a massa cai pela metade:

$$5\,\mathrm{h}:160\,\mathrm{g};\quad10\,\mathrm{h}:80\,\mathrm{g};\quad15\,\mathrm{h}:40\,\mathrm{g};\quad20\,\mathrm{h}:20\,\mathrm{g};\quad25\,\mathrm{h}:10\,\mathrm{g}$$

Em $20\,\mathrm{h}$ ainda restam $20\,\mathrm{g}$, acima de $16\,\mathrm{g}$, e a massa só fica menor ou igual ao limite no instante de $5$ meias-vidas.

Pelo modelo contínuo, $m=m_0\,2^{-t/5}=0{,}05\,m_0$ dá $t=5\log_2 20\approx21{,}6\,\mathrm{h}$, valor que não consta das alternativas, e a questão se resolve tomando as meias-vidas inteiras.

Unicap 2025.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova