2ª Etapa do triênio 2021–2023 · Física (Q36–40) — resolução comentada Método TEF.
Dados utilizados
Esta prova não trouxe uma tabela de constantes comum às questões: cada questão de Física (Q36–40) já contém, no próprio enunciado, os valores numéricos necessários para a resolução.
Q36
Termologia — Paredes Espelhadas da Garrafa Térmica
Maycon, ao preparar seu chimarrão, colocou a água aquecida em uma garrafa térmica. Após um longo período, sua filha percebeu que a água ainda estava quente.
Curiosa, ela pediu ao pai que explicasse o funcionamento das paredes espelhadas do recipiente. A explicação correta é que as paredes duplamente espelhadas são utilizadas para minimizar a perda de calor por:
Na garrafa térmica, a câmara de vácuo entre as paredes já elimina praticamente toda a perda de calor por condução e convecção (que dependem de um meio material). O que resta é a perda por radiação, já que a radiação térmica se propaga mesmo no vácuo. Por isso as paredes internas são espelhadas: a superfície espelhada reflete de volta a radiação infravermelha emitida pelo líquido quente, minimizando essa forma de perda de calor.
Alternativa correta: A
Q37
Ondulatória — Propagação do Som do Ar para a Água
Pedro e Maria estão em uma piscina conversando. Ao mergulharem, Maria tenta continuar conversando com Pedro, mas sem sucesso.
Sobre a onda sonora produzida por Maria, é correto afirmar que, ao passar do ar para a água:
a)o comprimento de onda, a frequência e a velocidade diminuíram.
b)o comprimento de onda, a frequência e a velocidade aumentaram.
c)o comprimento de onda, a frequência e a velocidade permaneceram constantes.
d)o comprimento de onda diminuiu, a frequência permaneceu constante e a velocidade diminuiu.
e)o comprimento de onda aumentou, a frequência permaneceu constante e a velocidade aumentou.
Ao mudar de meio, a frequência de uma onda sonora é determinada pela fonte e não se altera. Já a velocidade do som depende do meio de propagação: o som se propaga bem mais rápido na água do que no ar (a água é muito menos compressível e tem maior densidade de ligação entre as moléculas). Como $v=\lambda f$ e a frequência permanece constante enquanto a velocidade aumenta, o comprimento de onda também aumenta.
Alternativa correta: E
Q38
Óptica — Anomalias da Visão
O olho humano pode apresentar algumas anormalidades que levam a dificuldades de visão, como miopia, hipermetropia, estrabismo, presbiopia e astigmatismo.
Assinale a alternativa correta.
a)A miopia consiste em um alongamento do globo ocular, e sua correção é feita com lente convergente.
b)A hipermetropia consiste em um encurtamento do globo ocular, e sua correção é feita com lente divergente.
c)O estrabismo consiste no desvio do eixo óptico do globo ocular, e sua correção pode ser feita com lentes prismáticas.
d)A presbiopia ocorre com o envelhecimento, ocasionando o relaxamento dos músculos, e sua correção é feita com lentes monofocais.
e)O astigmatismo ocorre porque as superfícies do globo ocular apresentam diferentes raios de curvatura, e sua correção é feita com lente esférica.
O estrabismo é o desvio do eixo óptico de um ou ambos os olhos em relação ao ponto de fixação, e uma das formas de correção óptica é o uso de lentes prismáticas, que desviam a luz para compensar esse desalinhamento.
As demais alternativas trocam os elementos: a miopia (alongamento do globo ocular) é corrigida com lente divergente, não convergente (A errada); a hipermetropia (encurtamento do globo ocular) é corrigida com lente convergente, não divergente (B errada); a presbiopia é a perda de elasticidade do cristalino com a idade, geralmente corrigida com lentes multifocais, não monofocais (D errada); e o astigmatismo, causado por curvaturas irregulares da córnea, é corrigido com lentes cilíndricas, não esféricas (E errada).
Alternativa correta: C
Q39
Termodinâmica — Rendimento de uma Máquina Térmica
No ano de 2014, a crise hídrica provocada pela escassez de chuvas na região Centro-Oeste levou o governo federal a acionar usinas termelétricas, devido aos baixos níveis dos reservatórios das hidrelétricas.
Durante uma visita técnica a uma usina termelétrica, um técnico apresentou uma máquina térmica que: executa 20 ciclos por segundo; retira $1.500\text{ J}$ da fonte quente em cada ciclo; cede $900\text{ J}$ à fonte fria em cada ciclo; opera com a fonte fria à temperatura de $285\text{ K}$.
Considerando a máquina ideal, determine o rendimento e a temperatura da fonte quente.
a)Rendimento de $60\%$ e temperatura da fonte quente de $525\text{ K}$.
b)Rendimento de $55\%$ e temperatura da fonte quente de $500\text{ K}$.
c)Rendimento de $50\%$ e temperatura da fonte quente de $495\text{ K}$.
d)Rendimento de $45\%$ e temperatura da fonte quente de $485\text{ K}$.
e)Rendimento de $40\%$ e temperatura da fonte quente de $475\text{ K}$.
Óptica e Acústica — Espelhos Planos e Reflexão/Absorção Sonora
Ao participar de uma feira de ciências, Mariana visitou duas salas: uma sobre experimentos com espelhos e outra sobre o estudo do som.
Na primeira sala, dois espelhos planos posicionados com certa angulação formavam 7 imagens. Na segunda, Mariana percebeu que: diante de uma parede lisa e rígida, sua voz era refletida; diante de uma parede rugosa e revestida de espuma, o som era absorvido.
A explicação correta para os fenômenos observados é:
a)Os espelhos foram posicionados com ângulo de $45^\circ$. A parede lisa e rígida reflete o som, enquanto a parede com espuma o absorve. Esses fenômenos pertencem ao estudo da acústica.
b)Os espelhos foram posicionados com ângulo de $30^\circ$. A parede lisa reflete o som e a parede com espuma o absorve. Esses fenômenos são denominados difração.
c)Os espelhos foram posicionados com ângulo de $60^\circ$. A parede lisa reflete o som e a parede com espuma o absorve. Esses fenômenos são denominados efeito Doppler.
d)Os espelhos foram posicionados com ângulo de $45^\circ$. A reflexão e a absorção do som são denominadas difração e efeito Doppler.
e)Os espelhos foram posicionados com ângulo de $60^\circ$. A reflexão e a absorção do som são denominadas refração.
Quanto ao som: a parede lisa e rígida reflete a onda sonora (reflexão), enquanto a parede rugosa e com espuma absorve a energia sonora, dissipando-a (absorção acústica) em vez de refleti-la. Ambos os fenômenos — reflexão e absorção do som — são estudados dentro da acústica, ramo da Física que trata do comportamento das ondas sonoras.