Unesp · 2024 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Nos quatro trechos descritos, o veículo alterna entre movimento uniforme (velocidade constante, aceleração nula, no trecho 2) e movimento uniformemente variado (aceleração constante e não nula, nos trechos 1, 3 e 4).

Para identificar cada grandeza, uso um critério de continuidade entre posição, velocidade e aceleração, conferido diretamente pela forma de cada gráfico.

A posição é sempre contínua e "lisa" (sem bicos), pois a velocidade — sua taxa de variação — nunca muda de valor instantaneamente.

A velocidade também é sempre contínua ao longo do tempo, mas pode apresentar "bicos" (mudanças bruscas de inclinação) exatamente nos instantes em que a aceleração muda de valor.

Já a aceleração pode dar saltos bruscos (descontinuidades reais) nesses mesmos instantes, já que passa abruptamente de um valor constante para outro — inclusive para zero, no trecho 2.

Pela figura, o gráfico I é constante em cada trecho e salta de valor exatamente nas transições (inclusive passando por zero no trecho 2) — só pode ser a aceleração.

O gráfico II é uma curva contínua e suave, sem nenhum bico, subindo suavemente até um pico (no meio do trecho 3) e depois descendo — esse comportamento arredondado, sem mudanças bruscas de inclinação, é típico da posição.

Já o gráfico III é contínuo, mas formado por trechos retos que mudam de inclinação nos limites de cada trecho (subindo no trecho 1, no patamar constante no trecho 2, descendo e cruzando o zero no trecho 3 — quando o veículo inverte o sentido — e voltando a subir até zero no trecho 4, quando para) — esse padrão de "bicos" é típico da velocidade.

Logo, os gráficos I, II e III representam, respectivamente, aceleração, posição e velocidade — alternativa (D).

Pela figura 2, $B_1$ tem um grupo metila (carbono ligado a três hidrogênios) no topo da estrutura — esse grupo é característico da timina (a citosina, no lugar dele, teria um grupo amina).

Já $B_2$ tem estrutura de anel duplo, característica de uma purina (adenina ou guanina).

Como o enunciado descreve apenas duas combinações de interação (O⋯H-N e N-H⋯N) — ou seja, apenas 2 ligações de hidrogênio —, o par só pode ser adenina-timina (a citosina-guanina, para comparação, tem 3 ligações de hidrogênio), o que já elimina as alternativas com guanina/citosina.

Cada uma dessas duas combinações produz duas forças elétricas simultâneas ao longo da mesma linha de ação (já que as combinações são paralelas entre si): uma força de atração, entre os átomos parcialmente carregados com sinais opostos (O da timina com H da adenina, na combinação de cima; H da timina com N da adenina, na combinação de baixo), e uma força de repulsão, entre os átomos de mesmo sinal que ficam próximos um do outro na mesma região (O da timina com N da adenina, em cima; N da timina com N da adenina, embaixo).

O efeito líquido de cada combinação é a diferença entre essas duas forças.

Na primeira combinação:

$$F_1-F_2 = 8{,}0\times10^{-9}-3{,}0\times10^{-9} = 5{,}0\times10^{-9}\ \mathrm{N}$$

Na segunda combinação:

$$F_4-F_3 = 6{,}4\times10^{-9}-2{,}6\times10^{-9} = 3{,}8\times10^{-9}\ \mathrm{N}$$

Como as duas combinações são paralelas entre si (mesma direção e sentido resultante), a força elétrica resultante que $B_2$ exerce em $B_1$ é a soma direta dessas duas contribuições:

$$F_R = 5{,}0\times10^{-9}+3{,}8\times10^{-9} = 8{,}8\times10^{-9}\ \mathrm{N}$$

Logo, $B_1$ e $B_2$ são timina e adenina, com força resultante $8{,}8\times10^{-9}$ N. (A alternativa A repete esse mesmo valor de $8{,}8\times10^{-9}$ N, mas com o par errado, guanina e timina — que não interagem entre si no DNA —, uma pegadinha para quem acerta a conta mas erra a identificação química das bases.

A alternativa D, com $2{,}0\times10^{-8}$ N, corresponde à soma ingênua das quatro forças sem considerar que, dentro de cada combinação, uma delas é de repulsão.)

Na posição inicial, o copo está encostado na superfície da água, praticamente sem coluna de líquido acima do ar aprisionado — a pressão do ar preso é, portanto, igual à pressão atmosférica:

$$P_1 = P_{atm} = 10^5\ \mathrm{Pa}$$

Na posição final, o ar aprisionado está a 2,5 m de profundidade. A pressão nesse ponto é a soma da pressão atmosférica com a pressão da coluna de água acima:

$$P_2 = P_{atm}+\rho g h = 10^5 + 10^3\times10\times2{,}5 = 10^5+2{,}5\times10^4 = 1{,}25\times10^5\ \mathrm{Pa}$$

Como a temperatura do ar permanece constante, vale a Lei de Boyle (transformação isotérmica):

$$P_1V_1 = P_2V_2 \Rightarrow \dfrac{V_2}{V_1} = \dfrac{P_1}{P_2} = \dfrac{10^5}{1{,}25\times10^5} = 0{,}80$$

Pelo gráfico, a uma concentração de $40°$Bx corresponde um índice de refração absoluto de aproximadamente $n\approx1{,}43$ para a solução de sacarose.

A velocidade de propagação da luz num meio de índice de refração $n$ :

$$v=\dfrac{c}{n}$$

Substituindo:

$$v = \dfrac{3\times10^8}{1{,}43}\approx2{,}1\times10^8\ \mathrm{m/s}$$

A faixa mais eficaz para o tratamento (425 nm a 475 nm, luz azul) pode ser convertida de comprimento de onda para frequência usando

$$f=\dfrac{c}{\lambda}$$

Para $\lambda=425$ nm:

$$f=\dfrac{3\times10^8}{425\times10^{-9}}\approx7{,}06\times10^{14}\ \mathrm{Hz}$$

Para $\lambda=475$ nm:

$$f=\dfrac{3\times10^8}{475\times10^{-9}}\approx6{,}32\times10^{14}\ \mathrm{Hz}$$

Ou seja, a faixa mais eficaz corresponde a frequências entre aproximadamente $6{,}3\times10^{14}$ Hz e $7{,}1\times10^{14}$ Hz.

A alternativa (D) indica uma frequência de $6{,}5\times10^{14}$ Hz. Convertendo de volta para comprimento de onda:

$$\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^8}{6{,}5\times10^{14}}\approx4{,}6\times10^{-7}\ \mathrm{m}$$

$=461$ nm — exatamente o pico de absorção da bilirrubina indicado na figura. Ou seja, essa frequência não só está dentro da faixa eficaz, como corresponde ao ponto de absorção máxima.

As demais alternativas erram por diferentes motivos: (A) troca frequência por comprimento de onda, usando valores e unidades incompatíveis; (B) cores de comprimento de onda maior do que o verde (como o vermelho) têm frequência menor, fora da faixa eficaz — o correto é o oposto, a faixa eficaz fica nas frequências mais altas, perto do azul; (C) a radiação ultravioleta tem frequência maior — não menor — do que a luz azul, já que o UV tem comprimento de onda menor; (E) frequências maiores do que a do verde incluem justamente a faixa do azul, que é a mais absorvida — o oposto do que a alternativa afirma.

Como a resistividade elétrica da mielina é muito maior do que a do axônio, a mielina funciona como um isolante elétrico ao redor do axônio — de forma semelhante à capa isolante de um fio elétrico.

Isso impede que a corrente elétrica do sinal nervoso "vaze" para fora do axônio, mantendo o sinal confinado dentro dele, onde a resistividade é menor e a condução elétrica é mais fácil.

Esse confinamento é, na prática, o que permite que o sinal se propague mais rapidamente ao longo da fibra nervosa — é o mesmo princípio físico por trás da maior velocidade de condução em fibras nervosas mielinizadas, em comparação com fibras sem mielina.

O tubarão, nadando ao longo do eixo do solenoide (horizontal, na figura), está sujeito a dois campos magnéticos simultâneos: o campo magnético terrestre $\vec{B}_T$, contido no plano da figura e apontando para cima, e o campo magnético gerado pelo solenoide percorrido pela corrente $i$, que é sempre paralelo ao próprio eixo do solenoide — ou seja, horizontal, ao longo da direção em que o tubarão nada.

Pela regra da mão direita, aplicada ao sentido de enrolamento do fio e ao sentido da corrente indicado na figura (entrando pela perna direita e saindo pela perna esquerda do solenoide), o campo magnético gerado no interior do solenoide aponta ao longo do eixo, no mesmo sentido em que o tubarão nada (para a direita, na figura).

Como esse campo do solenoide (horizontal) e o campo terrestre $\vec{B}_T$ (vertical, contido no plano da figura) são perpendiculares entre si e ambos estão contidos no plano da página, o campo magnético total sentido pelo tubarão é a soma vetorial dessas duas contribuições — um vetor oblíquo, no plano da figura, apontando para cima e para a direita.

Analisando as 5 alternativas: (A) e (C) representam um campo inteiramente perpendicular ao plano da página (entrando ou saindo da folha) — isso só faria sentido se as duas contribuições fossem perpendiculares a esse plano, o que não é o caso, já que tanto o eixo do solenoide quanto $\vec{B}_T$ estão contidos nele.

A alternativa (E) mostra um vetor puramente horizontal, equivalente a considerar apenas o campo do solenoide e ignorar a contribuição de $\vec{B}_T$ — incompleta.

Restam (B) e (D), as duas setas oblíquas (para cima e para a direita, ou para cima e para a esquerda), que representam corretamente a soma vetorial entre um componente horizontal e um vertical; a diferença entre elas é o sentido do componente horizontal, decidido pela regra da mão direita aplicada ao sentido da corrente e ao enrolamento do solenoide mostrados na figura — o que aponta para a alternativa (B): campo resultante oblíquo, para cima e para a direita, coincidindo com o gabarito oficial.