Unicap Demais cursos 2026.1 — Física com Gabarito e Resolução

Q33

Termologia — Calorimetria — Vazão de água para refrigerar um data center

Com o crescimento da Inteligência Artificial, grandes empresas vêm construindo data centers cada vez maiores para processar informações e treinar modelos complexos. Esses ambientes possuem milhares de racks — estruturas metálicas que organizam e sustentam servidores, cabos e equipamentos de rede em colunas verticais — que geram calor intenso.

Corredor de um data center com racks de servidores e cabos

Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/articles/cy4dvlyg5j3o. Acesso em: 30 out 2025.

Para evitar falhas e manter a temperatura adequada, a refrigeração líquida vem substituindo os antigos sistemas só de ar-condicionado. Tubulações fazem circular água ou soluções refrigerantes entre os racks, retirando o calor dos chips e levando-o até torres de resfriamento externas, onde parte dessa energia térmica é dissipada para o ambiente.

Um módulo de um data center no Nordeste brasileiro é projetado para operar em clima quente e úmido, exigindo sistemas eficientes para evitar desperdício de energia e consumo excessivo de água.

Esse módulo dissipa continuamente $2{,}52\,\mathrm{MW}$ de calor nos servidores. Para retirar essa energia térmica, utiliza-se água líquida (densidade $1000\,\mathrm{kg/m^3}$) que entra nos racks a $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e sai a $30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

(Considerar calor específico da água $c=4{,}2\cdot10^{3}\,\mathrm{J/(kg\cdot K)}$)

Para remover esse calor de forma contínua, a vazão volumétrica mínima de água, em litros por segundo (L/s), deve ser

A)$60\,\mathrm{L/s}$.

B)$120\,\mathrm{L/s}$.

C)$240\,\mathrm{L/s}$.

D)$480\,\mathrm{L/s}$.

E)$960\,\mathrm{L/s}$.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Em regime contínuo, a potência retirada é o calor absorvido por segundo pela água:

$$P=\dot m\,c\,\Delta T\;\Rightarrow\;\dot m=\frac{2{,}52\cdot10^{6}}{4{,}2\cdot10^{3}\cdot10}=60\,\mathrm{kg/s}$$

Com $\rho=1000\,\mathrm{kg/m^3}$, $1\,\mathrm{kg}$ de água ocupa $1\,\mathrm{L}$, e a vazão é $\dot m/\rho=60\cdot10^{-3}\,\mathrm{m^3/s}$, ou seja, $60\,\mathrm{L/s}$.

Q34

Ondulatória — Fenômenos ondulatórios — Difração da luz

Em 2025 foi inaugurado em Campinas o Laboratório Brasil–China de Luz Síncrotron, onde feixes de radiação eletromagnética extremamente intensos e colimados são gerados quando elétrons viajando quase à velocidade da luz são desviados por campos magnéticos.

Vista aérea do laboratório de luz síncrotron, com o anel acelerador

Disponível em: https://cnpem.br/en/brazil-and-china-launch-joint-synchrotron-science-laboratory-at-cnpem/. Acesso em: 29 set 2025.

Essa radiação, chamada luz síncrotron, cobre uma faixa ampla do espectro — do infravermelho aos raios X — e é usada para investigar a estrutura de materiais, moléculas e superfícies.

Para manipular esses feixes, os pesquisadores utilizam componentes ópticos especiais capazes de controlar a direção, a intensidade e o espectro da luz, de modo a atender às necessidades de cada experimento.

Um dos fenômenos ondulatórios fundamentais, explorado ao controlar a propagação da luz e que explica o espalhamento do feixe ao passar por pequenas aberturas ou contornar obstáculos, denomina-se

A)efeito Doppler.

B)refração.

C)difração.

D)dispersão.

E)polarização.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Difração é o espalhamento de uma onda ao passar por uma abertura ou contornar um obstáculo de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda, e é exatamente o que o enunciado descreve.

O efeito Doppler muda a frequência percebida por causa do movimento relativo, a refração é o desvio na passagem entre meios, a dispersão separa as cores e a polarização restringe a direção de vibração de ondas transversais.

Q35

Ondulatória — Refração de ondas — Lei de Snell para o som e geometria do percurso

Em levantamentos sísmicos rasos para cartografia de sedimentos no fundo do mar (planejamento de cabos submarinos e obras offshore), uma fonte acústica controlada emite pulsos na água. Ao atingirem o limite água–sedimentos, parte da energia é refratada para o interior do fundo. Um sismômetro de fundo (OBS) registra a chegada desses sinais, permitindo estimar distâncias e propriedades das camadas. O sismômetro S está a $4{,}0\,\mathrm{km}$ de profundidade, exatamente na interface água–sedimentos.

Navio na superfície emite um pulso que atravessa 4,0 km de água até o ponto S na interface com os sedimentos, onde o raio refratado forma o ângulo θ com a normal

A onda sonora chega ao sensor após refratar-se com um ângulo nos sedimentos tal que $\mathrm{sen}\,\theta=0{,}8$ e $\cos\theta=0{,}6$.

(Considerar: velocidade do som na água: $v_{\text{água}}=1{,}5\,\mathrm{km/s}$; velocidade do som nos sedimentos: $v_{\text{sed}}=2{,}0\,\mathrm{km/s}$.)

Nessas condições, a distância entre a fonte acústica e o sismômetro S será

A)$2{,}5\,\mathrm{km}$.

B)$3{,}0\,\mathrm{km}$.

C)$3{,}5\,\mathrm{km}$.

D)$4{,}0\,\mathrm{km}$.

E)$4{,}5\,\mathrm{km}$.

Gabarito oficial

Resolução comentada

O ângulo $\theta$ é medido com a normal, como mostra a figura. Pela lei de Snell, com $i$ o ângulo do raio na água:

$$\frac{\mathrm{sen}\,i}{v_{\text{água}}}=\frac{\mathrm{sen}\,\theta}{v_{\text{sed}}}\;\Rightarrow\;\mathrm{sen}\,i=\frac{1{,}5}{2{,}0}\cdot0{,}8=0{,}6,\quad\cos i=0{,}8,\quad\tan i=0{,}75$$

Com a profundidade de $4{,}0\,\mathrm{km}$, o deslocamento horizontal entre a fonte e a vertical de S é:

$$x=4{,}0\cdot\tan i=4{,}0\cdot0{,}75=3{,}0\,\mathrm{km}$$

Observação: o percurso inclinado do pulso na água seria $4{,}0/\cos i=5{,}0\,\mathrm{km}$, valor que não consta entre as alternativas. Por isso a questão só tem resposta se a “distância” do enunciado for lida como a distância horizontal entre a fonte e S.

Q36

Eletricidade — Eletrostática — Descargas elétricas e rigidez dielétrica do ar

Notícia (G1, adaptada)
Perícia aponta que incêndio que durou 20 dias em parque de MT foi causado por descarga elétrica de um raio O raio atingiu uma árvore e se alastrou pela vegetação seca no campo, se transformando em um incêndio de grandes proporções. A perícia realizada pelo Corpo de Bombeiros Militar de Mato Grosso constatou que o incêndio que durou cerca de 20 dias no Parque Estadual Encontro das Águas, em Porto Jofre, no Pantanal, foi causado por uma descarga elétrica de um raio que atingiu uma árvore e se alastrou pela vegetação seca no campo, se transformando em um incêndio de grandes proporções…

Disponível em: https://g1.globo.com/mt/mato-grosso/noticia/2021/09/29/pericia-aponta-que-incendio-que-durou-20-dias-em-parque-de-mt-foi-causado-por-descarga-eletrica-de-um-raio.ghtml. Acesso em: 29 set 2025. (Adaptado)

As descargas elétricas responsáveis pelo fenômeno citado na notícia ocorrem

A)devido à pequena diferença de potencial entre as nuvens e o topo da torre, criada pela falta de cargas elétricas nas nuvens, rompendo rigidez dielétrica do ar.

B)porque as cargas acumuladas nas nuvens têm o mesmo sinal das cargas existentes no topo da torre, potencializando a diferença de potencial entre as nuvens e a torre, motivando o rompimento da rigidez dielétrica do ar.

C)porque a pouca carga elétrica acumulada nas nuvens se anula com a carga no topo da torre, anulando também a diferença de potencial entre ambos, rompendo a rigidez dielétrica do ar.

D)porque a grande quantidade de carga acumulada nas nuvens aumenta a diferença de potencial entre as nuvens e o topo da torre, não rompendo a rigidez dielétrica do ar.

E)devido à grande quantidade de carga elétrica acumulada nas nuvens, que aumenta a diferença de potencial elétrico entre as nuvens e o topo da torre, rompendo assim a rigidez dielétrica do ar.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Um raio ocorre quando o acúmulo de grande quantidade de carga nas nuvens cria uma diferença de potencial muito alta entre a nuvem e o solo ou objetos elevados. Quando o campo elétrico supera a rigidez dielétrica do ar, o ar deixa de isolar e ocorre a descarga.

Falta de carga ou pequena diferença de potencial não produz descarga, e uma diferença de potencial que aumenta sem romper o ar contradiz o fenômeno descrito, que é justamente o rompimento.

Q37

Hidrostática — Pressão hidrostática — Profundidade máxima para o visor do aparelho

O oceanógrafo Dr. Fernando está prestes a mergulhar para instalar um aparelho medidor de salinidade em uma caverna submersa.

O visor de proteção desse aparelho, fabricado com um polímero especial, tem uma especificação técnica: ele suporta uma pressão total máxima de $4\times10^{5}\,\mathrm{Pa}$ (Pascals).

Considerando a pressão atmosférica na superfície do oceano como $P_{\mathrm{atm}}=1\times10^{5}\,\mathrm{Pa}$, a densidade da água do local como $\rho=1\,\mathrm{g/cm^3}$ e a aceleração da gravidade $g=10\,\mathrm{m/s^2}$, o Dr. Fernando deverá instalar o aparelho, antes que o visor corra o risco de rachar, a uma profundidade máxima de

A)$10\,\mathrm{m}$.

B)$20\,\mathrm{m}$.

C)$30\,\mathrm{m}$.

D)$40\,\mathrm{m}$.

E)$50\,\mathrm{m}$.

Gabarito oficial

Resolução comentada

A pressão total é $p=p_{\mathrm{atm}}+\rho g h$. Com $\rho=1000\,\mathrm{kg/m^3}$:

$$4\times10^{5}=1\times10^{5}+1000\cdot10\cdot h\;\Rightarrow\;h=\frac{3\times10^{5}}{10^{4}}=30\,\mathrm{m}$$

Q41

Física moderna — Radioatividade — Datação por carbono-14

Pesquisadores arqueológicos estudam a ocupação humana no semiárido nordestino por meio de fragmentos de madeira encontrados em camadas de sedimentos associadas a vestígios de aldeias antigas. Para estimar a idade desses materiais orgânicos, utilizam a datação por Carbono-14 ($^{14}\mathrm{C}$), método baseado na radioatividade natural desse isótopo presente em organismos vivos.

Segundo a Enciclopédia Britânica on-line (britannica.com), o $^{14}\mathrm{C}$ possui uma meia-vida de aproximadamente $5.730$ anos, significando que metade dos átomos presentes em uma amostra decai para nitrogênio-14 nesse período. Em um estudo publicado recentemente, os pesquisadores mediram a atividade de $^{14}\mathrm{C}$ nos fragmentos de madeira e descobriram que ela corresponde a $25\%$ da atividade presente em organismos vivos, indicando que dois ciclos de meia-vida se passaram desde a morte da planta.

Além disso, os cientistas destacaram fatores que podem alterar a precisão da datação, como variações na concentração atmosférica de $^{14}\mathrm{C}$ ao longo dos milênios, contaminação da amostra por carbono moderno e alterações químicas durante a fossilização. Essas variáveis exigem cálculos cuidadosos e interpretação crítica dos resultados, pois podem influenciar a estimativa final da idade do material.

Com base nesse contexto, a idade aproximada dos fragmentos de madeira é

A)$11.460$ anos.

B)$5.730$ anos.

C)$17.190$ anos.

D)$2.865$ anos.

E)$34.380$ anos.

Gabarito oficial

Resolução comentada

A fração restante é $25\%=\dfrac14=\left(\dfrac12\right)^{2}$, o que corresponde a $n=2$ meias-vidas, como o próprio enunciado indica.

$$t=n\cdot T_{1/2}=2\cdot5.730=11.460\ \text{anos}$$

Unicap 2026.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova