UNICAMP 2022 | 1ª Fase

USE O TEXTO A SEGUIR PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 57 E 58.

Em 2018, a NASA lançou a sonda Solar Parker com o objetivo de estudar o Sol. Para isso, ao longo de suas órbitas, a sonda se aproximará gradativamente da estrela, coletando dados a cada passagem. Em abril de 2021, a Solar Parker fez sua oitava aproximação, atingindo dois novos recordes de artefatos realizados pelo homem: maior velocidade e máxima aproximação do Sol.

Uma sonda viaja a uma velocidade de módulo constante igual a $v=5\times10^5\text{ km/h}$ (aproximadamente a velocidade atingida pela sonda em abril de 2021), tangenciando a superfície da Terra ao longo da Linha do Equador. Em uma hora, aproximadamente quantas voltas a sonda dá em torno da Terra?

Dado: Raio da Terra $R_{\mathrm{Terra}}=6{,}0\times10^3\text{ km}$.

a) 83.

b) 30.

c) 14.

d) 0,5.

USE O TEXTO A SEGUIR PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 57 E 58.

Em 2018, a NASA lançou a sonda Solar Parker com o objetivo de estudar o Sol. Para isso, ao longo de suas órbitas, a sonda se aproximará gradativamente da estrela, coletando dados a cada passagem. Em abril de 2021, a Solar Parker fez sua oitava aproximação, atingindo dois novos recordes de artefatos realizados pelo homem: maior velocidade e máxima aproximação do Sol.

A força gravitacional exercida pelo Sol sobre a sonda Solar Parker tem módulo dado por $F_{\mathrm{Sol}}=GMm/r^2$, sendo $G\simeq6{,}7\times10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$ a constante gravitacional universal, $M=2{,}0\times10^{30}\text{ kg}$ a massa do Sol, $m$ a massa da sonda, e $r$ a distância entre a sonda e o centro do Sol. Sendo $r=1{,}0\times10^7\text{ km}$ (aproximadamente a distância atingida pela sonda em abril de 2021), qual é o módulo da aceleração gravitacional do Sol na referida posição?

a) $6{,}7\times10^{-29}\text{ m/s}^2$.

b) $1{,}34\text{ m/s}^2$.

c) $9{,}8\text{ m/s}^2$.

d) $2{,}0\times10^{10}\text{ m/s}^2$.

USE O TEXTO A SEGUIR PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 59 E 60.

Em abril de 2021 faleceu o astronauta norte-americano Michael Collins, integrante da missão Apolo 11, que levou o primeiro homem à Lua. Enquanto os dois outros astronautas da missão, Neil Armstrong e Buzz Aldrin, desceram até a superfície lunar, Collins permaneceu em órbita lunar pilotando o Módulo de Comando Columbia.

A órbita do Columbia era aproximadamente circular, e o módulo da aceleração gravitacional na órbita era $g_{\mathrm{orb}}=1{,}4\text{ m/s}^2$. A força resultante centrípeta é desempenhada pela força gravitacional exercida pela Lua, ou seja, $\vec F_{cp}=m_{\mathrm{Columbia}}\vec g_{\mathrm{orb}}$. Sendo o módulo da velocidade do Columbia $v=1600\text{ m/s}$, qual foi aproximadamente o período $T$ da órbita?

a) $T=20\text{ min}$.

b) $T=2{,}0\text{ h}$.

c) $T=3{,}0\text{ h}$.

d) $T=4{,}0\text{ h}$.

USE O TEXTO A SEGUIR PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 59 E 60.

Em abril de 2021 faleceu o astronauta norte-americano Michael Collins, integrante da missão Apolo 11, que levou o primeiro homem à Lua. Enquanto os dois outros astronautas da missão, Neil Armstrong e Buzz Aldrin, desceram até a superfície lunar, Collins permaneceu em órbita lunar pilotando o Módulo de Comando Columbia.

A viagem desde o Columbia até a superfície da Lua foi realizada no Módulo Lunar Eagle, formado por dois estágios: um usado na descida e outro, na subida. A massa seca do estágio de subida, ou seja, sem contar a massa do combustível (quase totalmente consumido na viagem de volta), era $m\simeq2500\text{ kg}$. Considere que o módulo da aceleração gravitacional seja aproximadamente constante e dado por $g\simeq g_{\mathrm{orb}}=1{,}4\text{ m/s}^2$ desde a superfície lunar até a órbita do Columbia, que se situava a uma altitude $h=110\text{ km}$. Qual é a variação da energia potencial gravitacional do estágio de subida (massa seca que reencontra o Columbia) na viagem de volta?

a) $3{,}85\times10^5\text{ J}$.

b) $2{,}75\times10^8\text{ J}$.

c) $3{,}85\times10^8\text{ J}$.

d) $2{,}75\times10^9\text{ J}$.

A figura a seguir mostra a temperatura da tigela de uma panela de arroz elétrica em função do tempo de cozimento. Ligando-se a panela, uma resistência elétrica aumenta a temperatura da tigela contendo arroz e água até que a água entre em ebulição. Depois que toda a água é consumida – por evaporação e por absorção pelo arroz –, a temperatura da tigela volta a subir, o que é detectado por um sensor, e a panela é então desligada. A potência elétrica dissipada pela resistência elétrica, na forma de calor, é $P=400\text{ W}$, constante durante todo o cozimento. Quanto vale a energia elétrica dissipada desde o início do processo até que toda a água seja consumida?

a) $13{,}3\text{ kJ}$.

b) $240\text{ kJ}$.

c) $720\text{ kJ}$.

d) $2000\text{ kJ}$.

A autoclave, um equipamento de esterilização de objetos por meio de vapor de água em alta temperatura e pressão, foi inventada por Charles Chamberland, a pedido de Louis Pasteur. A figura a seguir mostra a curva da pressão máxima de vapor da água em função da temperatura. Para temperaturas e pressões do lado esquerdo da curva, a água encontra-se na fase líquida; do lado direito, a água está na fase de vapor. Nos pontos sobre a curva, as fases líquida e de vapor coexistem. A pressão de funcionamento de uma determinada autoclave é $p=3{,}0\text{ atm}$. Se toda a água está na fase de vapor, o que se pode dizer sobre a sua temperatura $\theta$?

Dado: $1{,}0\text{ atm}=100\text{ kPa}$.

a) $\theta$ pode ter qualquer valor maior que $100^\circ\text{C}$.

b) $\theta$ pode ter qualquer valor maior que $100^\circ\text{C}$ e menor que $133^\circ\text{C}$.

c) $\theta$ pode ter qualquer valor menor que $100^\circ\text{C}$ ou maior que $133^\circ\text{C}$.

d) $\theta$ pode ter qualquer valor maior que $133^\circ\text{C}$.

As máscaras de proteção N95 e PFF2 se tornaram ferramentas importantes no combate à disseminação do novo coronavírus durante a pandemia da Covid-19. Essas máscaras possuem fibras compostas de um material com campo elétrico permanente e são capazes de realizar uma filtragem eletrostática das partículas ou gotículas dispersas no ar. Considere um campo elétrico uniforme de módulo $E_0=4{,}0\times10^{-2}\text{ V/m}$ em uma região do espaço. A diferença de potencial elétrico entre duas linhas tracejadas paralelas entre si e perpendiculares à direção desse campo elétrico, separadas por uma distância $d$, conforme mostra a figura a seguir, é igual a

a) $1{,}6\times10^{-10}\text{ V}$.

b) $2{,}0\times10^{-7}\text{ V}$.

c) $0{,}8\times10^{-6}\text{ V}$.

d) $1{,}2\times10^{-4}\text{ V}$.

Uma imagem capturada recentemente pela sonda Perseverance na superfície de Marte mostrou o que parece ser um arco-íris no céu daquele planeta.

Na Terra, um arco-íris surge como resultado da decomposição da luz branca do Sol por refração nas gotículas quase esféricas de água, suspensas na atmosfera. Em Marte, contudo, não há chuva. Portanto, a origem do arco-íris ainda é controversa. Em relação ao fenômeno de formação do arco-íris na Terra, quando a luz solar incide em uma gotícula de água, é correto afirmar que

a) o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é menor do que o do ar; assim, no interior das gotículas, os raios de luz das diferentes cores se aproximam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.

b) o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é menor do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se afastam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.

c) o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é maior do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se aproximam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.

d) o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é maior do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se afastam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.