5 questões de Física, com numeração original preservada.
Respostas conferidas no gabarito oficial do Vestibular 2017/1, preservando a numeração original. As resoluções explicitam as hipóteses e as imprecisões de terminologia do caderno.
Resoluções e análises editoriais: Método TEF.
Q31
Termologia — Calorimetria — Aquecimento da água
O vapor d’água existente na atmosfera, que pode chegar a 4% em volume do total, é o maior contribuinte para o efeito estufa do planeta Terra, devido ao seu calor específico e calor latente. Sabendo que o calor específico da água líquida é $1\ \mathrm{cal\,g^{-1}\,{}^\circ C^{-1}}$ e que a densidade é $1\ \mathrm{g/cm^3}$, determine o calor necessário para aquecer em 30 °C uma massa equivalente a 2 L de água líquida.
A)60 cal
B)600 cal
C)6.000 cal
D)60.000 cal
E)600.000 cal
D
Resolução comentada
O processo pedido é o aquecimento de água líquida, sem mudança de fase.
$$V=2\ \mathrm L=2000\ \mathrm{cm^3}$$
$$m=\rho V$$
$$m=1\cdot2000=2000\ \mathrm g$$
Pela expressão do calor sensível:
$$Q=mc\Delta T$$
$$Q=2000\cdot1\cdot30$$
$$Q=60000\ \mathrm{cal}$$
Ressalva sobre a introdução: a participação do vapor de água no efeito estufa envolve absorção e emissão de radiação infravermelha. Calor específico e calor latente são relevantes para o balanço térmico e o ciclo da água, mas não substituem esse mecanismo radiativo. Essa imprecisão não muda o cálculo solicitado.
Alternativa D.
Q32
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Tempo de propagação
As temperaturas dos oceanos são monitoradas em tempo real por meio de boias com sensores de temperatura, os quais enviam constantemente os dados medidos via ondas de rádio para estações de monitoramento. Supondo que uma das boias esteja a 150 km da estação mais próxima e que a velocidade das ondas de rádio seja $300000\ \mathrm{km/s}$, determine o tempo para que os dados sejam enviados da boia até a estação.
A)$5\times10^{-1}\ \mathrm s$
B)$5\times10^{-3}\ \mathrm s$
C)$5\times10^{-4}\ \mathrm s$
D)$2\times10^{-3}\ \mathrm s$
E)$2\times10^{-4}\ \mathrm s$
C
Resolução comentada
Para o percurso e a velocidade fornecidos:
$$\Delta t=\frac dv$$
$$\Delta t=\frac{150}{300000}$$
$$\Delta t=0{,}0005\ \mathrm s$$
$$\Delta t=5\times10^{-4}\ \mathrm s$$
Esse é apenas o tempo de propagação do sinal. O enunciado não fornece atrasos de processamento, retransmissão ou duração do envio de uma mensagem completa.
Alternativa C.
Q33
Mecânica — Movimento circular — Período orbital
Em 16 de fevereiro de 2016, o satélite Sentinel-3A foi lançado de uma base espacial na Rússia e orbita em torno da Terra, colhendo dados sobre as temperaturas na superfície dos oceanos e o nível do mar. Considerando que ele faça uma órbita circular ao redor da Terra com velocidade aproximada de 27.000 $\mathrm{km/h}$, formando uma trajetória de raio aproximado de 7.200 km, qual o tempo estimado de cada volta desse satélite ao redor do planeta? (considere π igual a 3, por aproximação)
A)1,0 h
B)1,2 h
C)1,6 h
D)2,5 h
E)3,0 h
C
Resolução comentada
Uma volta corresponde ao comprimento da circunferência. Usando a aproximação pedida:
$$C=2\pi r$$
$$C=2\cdot3\cdot7200=43200\ \mathrm{km}$$
O tempo de uma volta é:
$$T=\frac Cv$$
$$T=\frac{43200}{27000}=1{,}6\ \mathrm h$$
$$T=96\ \mathrm{min}$$
Não é necessário converter para metros e segundos, pois as unidades de distância e velocidade já são compatíveis.
Alternativa C.
Q34
Termologia — Transferência de calor — Três mecanismos
Os mecanismos de transporte de calor envolvidos nos fenômenos climáticos são
A)convecção, radiação e calefação.
B)calefação, radiação e condução.
C)condução, calefação e convecção.
D)evaporação, calefação e radiação.
E)radiação, convecção e condução.
E
Resolução comentada
A condução transfere energia por interações microscópicas, sem exigir transporte macroscópico de matéria, como no contato do ar com uma superfície aquecida.
A convecção envolve movimento de fluido que transporta energia, como nas correntes ascendentes de ar.
A radiação transporta energia por ondas eletromagnéticas, como a energia solar que atravessa o espaço e a emissão infravermelha terrestre.
Evaporação e condensação também participam do balanço de energia do clima por calor latente. Entretanto, a classificação pedida reúne radiação, convecção e condução; calefação não substitui nenhum desses três mecanismos.
Alternativa E.
Q35
Mecânica — Leis de Newton — Velocidade terminal
Uma sonda meteorológica é abandonada em queda de um avião. Depois de certo ponto da queda, o movimento de descida se dá com velocidade constante. A partir desse momento, é correto afirmar que
A)a aceleração de queda da sonda é igual à aceleração da gravidade 𝑔⃗.
B)a força resultante sobre a sonda é nula.
C)a cada segundo, a sonda cairá cada vez mais rapidamente.
D)a força resultante sobre a sonda é não nula.
E)a sonda permanecerá em queda em movimento retardado.
B
Resolução comentada
No trecho de descida retilínea com velocidade constante:
$$\vec a=\frac{d\vec v}{dt}=\vec0$$
Pela segunda lei de Newton:
$$\vec F_{\rm res}=m\vec a=\vec0$$
Isso não significa ausência de peso. A força de resistência do ar e as demais forças, incluindo o empuxo se considerado, equilibram o peso nesse regime. A sonda continua descendo, mas não aumenta sua rapidez.