Mecânica — Trabalho e Energia — Energia eólica acumulada no tempo
Devido aos possíveis impactos danosos ao meio ambiente, a geração de energia é uma preocupação de boa parte das sociedades modernas. A energia eólica, por ser uma fonte abundante de energia limpa, apresenta-se como uma boa alternativa. A geração de energia elétrica, a partir da energia eólica, se dá pela transformação da energia cinética (K) do vento em energia elétrica. Considerando-se que a potência disponível no vento é dada por $P=\frac12\rho Av^3$, onde P é a potência, ρ é a massa específica do ar, A é a área varrida pelas pás do aerogerador e v a velocidade do vento, e desconsiderando-se quaisquer perdas, podemos afirmar que a energia cinética do ar, em função do tempo, é dada por:
A)$K=\frac12\rho A\frac{v^3}{t}$
B)$K=\frac14\rho Av^2t^2$
C)$K=\frac14\rho Av^3\,2t$
D)$K=2\rho A\frac{v}{t}$
E)$K=\frac14\rho Av^2t^3$
Gabarito oficial da UFRR
C
Resolução comentada
Mantendo densidade, área e velocidade constantes:
$$P=\frac12\rho Av^3$$
$$K=Pt$$
$$K=\frac12\rho Av^3t$$
A expressão da opção correspondente escreve o mesmo coeficiente como 2/4.
Alternativa correta: C.
Q29
Mecânica — Trabalho e Energia — Comparação de quedas em projetos hidrelétricos
Um engenheiro apresentou dois projetos para a construção de uma mesma usina hidrelétrica. Em ambos os projetos as turbinas estão situadas no mesmo nível da base da barragem e a uma mesma distância d, desta. No projeto A, a altura da barragem, em relação ao nível das turbinas é igual a duas vezes a distância destas à base da barragem. No projeto B, a altura da barragem é igual a uma vez e meia a distância das turbinas à base. Desprezando-se quaisquer perdas por forças dissipativas e considerando-se que a vazão prevista nos dois projetos é a mesma, podemos afirmar que a relação entre as energias geradas pelas hidrelétricas A e B é dada por?
A)A energia gerada pela usina A será um quarto maior que a gerada pela usina B.
B)A energia gerada pela usina B será um terço maior que a gerada pela usina A.
C)A energia gerada pela usina A será três vezes e meia maior que a gerada pela usina B.
D)A energia gerada pela usina B será um quarto maior que a gerada pela usina A.
E)Ambas gerarão a mesma quantidade de energia.
Gabarito oficial da UFRR
A
Resolução comentada
Para a mesma massa de água e sem perdas:
$$E=mgh$$
$$\frac{E_A}{E_B}=\frac{2d}{1{,}5d}$$
$$\frac{E_A}{E_B}=\frac43$$
Logo, A gera um terço a mais que B, e B gera um quarto a menos que A.
A opção publicada diz que A é um quarto maior que B, o que corresponderia a 5/4 e não a 4/3. Preserva-se o gabarito com a divergência explícita.
Resposta publicada pela banca: A.
Q30
Mecânica — Hidrostática — Empuxo em água de maior densidade
A poluição das águas nos rios, lagos, oceanos e lençóis freáticos é um problema que afeta a vida de todos os seres vivos. Suponha um lago onde a água esteja poluída e possua uma densidade maior do que a água limpa. Considerando essas condições, podemos afirmar que:
A)As moléculas de água, do lago poluído, apresentam características atômicas diferentes.
B)Um peixe nadando nesse lago sofreria um empuxo maior do que se estivesse nadando em água limpa.
C)Uma pessoa que mergulhasse nesse lago estaria sujeita a uma pressão menor do que se mergulhasse em água limpa, à mesma profundidade.
D)Uma massa de água limpa ocupa um volume menor que a mesma massa de água poluída do lago.
E)Um litro de água poluída do lago pesa o mesmo que um litro de água limpa.
Gabarito oficial da UFRR
B
Resolução comentada
$$E=\rho gV_{deslocado}$$
Para o mesmo peixe submerso, o volume deslocado é o mesmo.
A maior densidade do líquido produz maior empuxo.
À mesma profundidade e pressão na superfície, a pressão hidrostática também seria maior.
Alternativa correta: B.
Q31
Óptica — Refração — Dispersão da luz nas gotas do arco-íris
O arco-íris é causado quando as gotas de vapor d‟água dispersas na atmosfera desviam a luz, conforme seu comprimento de onda. Assim, entre as alternativas abaixo, assinale aquela que apresenta o fenômeno que ocorre com a luz durante o arco-íris e a correta explicação para ele.
A)Reflexão; múltiplas reflexões da luz dentro de cada gota é que separam a luz nas várias cores visualizadas.
B)Difração; o fenômeno da difração, tal como ocorre nos experimentos de fenda simples, separa a luz em diferentes direções e cores.
C)Polarização; porque as gotas de água são polarizadores naturais, separando a luz nos diferentes tipos de comprimento de onda.
D)Interferência; neste caso o vapor d´água funciona como pequenos filmes finos, de tal modo que as cores que observamos são resultados da interferência construtiva das ondas.
E)Refração; o índice de refração da água é diferente para cada comprimento de onda, fazendo com que a luz se decomponha nas diferentes cores.
Gabarito oficial da UFRR
E
Resolução comentada
O índice da água depende do comprimento de onda.
Assim, cores diferentes sofrem desvios diferentes ao serem refratadas nas gotas, caracterizando dispersão.
Reflexão interna também participa da trajetória do arco-íris, mas não substitui a explicação da separação das cores.
Alternativa correta: E.
Q32
Óptica — Reflexão e Espelhos — Concentração solar com espelho côncavo
Desafiados pelo professor de Física a criarem algo que levasse em conta a preocupação em obter energia limpa e a redução da emissão de gases poluentes, um grupo de alunos propõe um projeto de um aquecedor solar para o cozimento de alimentos. Eles pretendem utilizar um só espelho para construir o artefato. Para que este tenha a maior eficiência, o tipo de espelho e a posição na qual deve ser colocado o recipiente com o alimento são, respectivamente:
A)espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no centro de curvatura do espelho.
B)espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no foco do espelho.
C)espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no ponto médio do foco do espelho.
D)espelho convexo e o recipiente deverá ser posicionado no foco do espelho.
E)espelho convexo e o recipiente deverá ser posicionado no ponto médio do foco do espelho.
Gabarito oficial da UFRR
B
Resolução comentada
Os raios solares chegam aproximadamente paralelos.
Um espelho côncavo converge esses raios para a região focal.
O recipiente deve ser colocado no foco. Para reduzir aberração e obter melhor concentração, uma superfície parabólica é adequada.
Alternativa correta: B.
Q33
Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Posição do ultravioleta no espectro
A camada de ozônio é fundamental para a vida terrestre, pois ela é responsável por absorver a radiação ultravioleta, que pode ser bastante nociva. Por esse motivo, o buraco da camada de ozônio tornou-se uma preocupação mundial, tendo em vista os efeitos ambientais provocados, principalmente na Antártica. Entre as alternativas abaixo, assinale a que corresponde a faixa do comprimento de onda dos raios ultravioleta bloqueados pela camada de ozônio?
A)Uma faixa que corresponde às micro-ondas até a faixa inferior do visível.
B)Uma faixa menor que os raios-X e maior que os raios gama.
C)Uma pequena faixa da cor violeta contida no espectro visível considerada prejudicial.
D)Uma faixa maior do que a cor violeta do espectro visível.
E)Uma faixa menor que o espectro visível e maior que dos raios-X.
Gabarito oficial da UFRR
E
Resolução comentada
O ultravioleta tem comprimentos de onda menores que os da luz visível e maiores que os dos raios X.
A absorção pelo ozônio depende da faixa ultravioleta e não é uniforme em todo esse intervalo.
A alternativa descreve a posição espectral geral, não uma fronteira única de absorção.
Alternativa correta: E.
Q34
Eletromagnetismo — Força Magnética — Desvio magnético e rapidez do próton
Uma das características das estrelas são suas altas temperaturas, na ordem de milhões de graus Celsius. Nossa estrela mais próxima, o sol, emite constantemente um fluxo de partículas para todo o espaço. Entre as partículas emitidas pelo sol estão: elétrons, prótons e partículas alfa. O campo magnético da Terra protege nosso planeta da incidência direta destas partículas e muitas delas são redirecionadas. Considere que um próton emitido pelo sol incida em uma linha do campo magnético da Terra com velocidade escalar de 800 km/s. É CORRETO afirmar que:
A)Poderá ser redirecionado (devido à força magnética) para um dos polos da Terra, mantendo sua velocidade escalar.
B)Poderá ser redirecionado (devido à força elétrica), para a linha do Equador, mantendo sua velocidade escalar.
C)Manterá sempre sua trajetória, em movimento retilíneo, em direção a Terra.
D)Poderá ser redirecionado (devido à força elétrica) para um dos polos da Terra, alterando sua velocidade escalar.
E)Poderá ser redirecionado (devido à força magnética) para um dos polos da Terra, alterando sua velocidade escalar.
Gabarito oficial da UFRR
A
Resolução comentada
$$\vec F_m=q\vec v\times\vec B$$
Quando há componente de velocidade transversal ao campo, a trajetória pode ser desviada.
Como a força magnética é perpendicular à velocidade, ela não altera a energia cinética nem a rapidez.
A opção descreve a possibilidade de redirecionamento mantendo a velocidade escalar; para velocidade exatamente paralela ao campo, o desvio magnético instantâneo seria nulo.
Alternativa correta: A.
Q35
Eletricidade — Eletrostática — Força sobre íon positivo entre placas
Sendo o uso do Hg comum em garimpos clandestinos, uma preocupação é a contaminação de rios, lagos e igarapés. Imaginemos que em determinada condição seja formada em um rio a molécula CH3Hg+. Se um filete de água contendo moléculas de CH3Hg+ passar por duas placas metálicas, cujo comprimento é muito maior que a distância que as separam e que estão submetidas a uma grande diferença de potencial é CORRETO afirmar que:
A)Moléculas de CH3Hg+ serão submetidas a uma força elétrica de mesma direção e sentido contrário do campo elétrico existente entre as placas.
B)Moléculas de CH3Hg+ serão submetidas a uma força elétrica de mesmo sentido e direção oblíqua ao campo elétrico existente entre as placas.
C)Moléculas de CH3Hg+ serão submetidas a uma força elétrica de mesma direção e sentido do campo elétrico existente entre as placas.
D)Moléculas de CH3Hg+ serão submetidas a uma força elétrica de direção e sentido diferentes do campo elétrico existente entre as placas.
E)Moléculas de CH3Hg+ serão submetidas a uma força elétrica de mesmo sentido e direção ortogonal ao campo elétrico existente entre as placas.
Gabarito oficial da UFRR
C
Resolução comentada
$$\vec F=q\vec E$$
Como q é positivo, a força elétrica tem a mesma direção e o mesmo sentido do campo elétrico.
A velocidade do filete não muda essa relação para a força elétrica.
Alternativa correta: C.
Q36
Eletricidade — Eletrostática — Campo pela inclinação do potencial de membrana
O líquido no interior de uma célula e o fluido em seu exterior podem apresentar diferenças em sua composição química. Esta diferença na composição pode gerar uma diferença de potencial elétrico denominado potencial de membrana. A diferença de potencial entre o interior e o exterior de uma célula é representada pelo gráfico a seguir. Com base no gráfico é CORRETO afirmar.
A)Que o módulo do vetor campo elétrico é 80 N/c.
B)Um íon positivo no interior da célula, próximo a membrana celular, sente uma força eletrostática direcionando-o ao meio externo da célula.
C)Um íon positivo no exterior da célula, próximo a membrana celular, sente uma força eletrostática mantendo-o no meio externo da célula.
D)Que o módulo do vetor campo elétrico é 80 kN/C.
E)O líquido no interior da célula possui os mesmos constituintes do fluido no exterior da célula.
Gabarito oficial da UFRR
D
Resolução comentada
Na membrana, o potencial cresce de 20 mV a 100 mV ao longo de 1 μm.
$$|\Delta V|=0{,}080\ \mathrm V$$
$$\Delta x=10^{-6}\ \mathrm m$$
$$|E|=\frac{|\Delta V|}{\Delta x}$$
$$|E|=8\times10^4\ \mathrm{N/C}$$
$$|E|=80\ \mathrm{kN/C}$$
O campo aponta do exterior para o interior, no trecho da membrana.
