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Seção de Física: Questões de 1 a 8
1.
No jogo popular “Angry Birds” o jogador pode controlar a velocidade e o ângulo de lançamento dos pássaros que
são lançados através de um estilingue. O movimento pode ser considerado um lançamento oblíquo e a resistência do
ar pode ser desprezada. Gaguinho gostava muito desse jogo e resolveu usar seus conhecimentos de física para
acertar os alvos.
Com a esperança de acertar o porquinho, a velocidade utilizada foi de
s e o ângulo (entre a velocidade e a
horizontal) era tal que
Despreze a altura inicial do lançamento (considere que ele é lançado
do chão) e tome
a) Represente em um esquema a velocidade inicial e suas componentes (vetor e suas componentes). A partir dos
valores encontrados para as componentes, calcule o tempo de subida.
b) Calcule o tempo total do trajeto (lembre-se que tempo de subida = tempo de descida). Com o tempo total do trajeto
calcule o alcance do lançamento. O projétil irá cair antes do alvo, depois do alvo ou sobre o alvo?
2.
Devido ao fato de que a teoria de análise de circuitos elétricos ser bem avançada e dispor de vários recursos de
simulação e comum serem feitas analogias entre sistemas mecânicos, hidráulicos e térmicos com circuitos elétricos.
Um exemplo desse tipo de aplicação é a analogia entre o estudo do fluxo de calor através de uma parede causado
por uma diferença de temperatura e a passagem de corrente elétrica através de um resistor devido a uma diferença
de potencial.
A 1a lei de Ohm diz que a corrente elétrica é proporcional a ddp aplicada, U = R.I, e a lei de Fourier diz que o fluxo de
calor Φ é dado pela equação
.
a) Sabendo que a diferença de temperaturas é análoga a ddp e a corrente elétrica é análoga ao fluxo de calor,
determine a expressão literal da resistência térmica de uma parede de largura e, área A e condutividade térmica k.
b) A partir dessa comparação, podemos fazer associação de resistências térmicas assim como fazemos associação
de resistores. Sabendo disso, calcule a resistência térmica da parede abaixo.
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3. O dispositivo dos airbags presentes nos automóveis são baseados na decomposição de uma substância chamada
azida de sódio, que obedece a seguinte reação (reação global):
2NaN3
2Na + 3N2
Dados: Massas moleculares: Na=23u, N=14u.
a) Determine a massa de azida de sódio presente no mecanismo de segurança, sabendo que o nitrogênio resultante
da reação fica confinado em um volume de 49,2L a uma pressão de 1,2 atm e uma temperatura de 27ºC.
b) Após a colisão, para evitar risco de asfixia, o air bag começa a esvaziar, perdendo pressão. Supondo que essa
perda de pressão acontece através da expansão adiabática expressa pelo gráfico abaixo, determine a variação de
energia interna da amostra gasosa.
Dados: Trabalho realizado por uma expansão adiabática:
Coeficiente de Poisson para gases diatômicos:
.
= 1,4.
4.
Uma mola ideal é usada para fornecer energia a um bloco de massa m, inicialmente em repouso, o qual move-se
sem atrito em toda a superfície, exceto entre os pontos A e B. Ao liberar o sistema massa-mola, o bloco passa pelo
ponto P com energia cinética de 1/20 da energia potencial gravitacional.
Considerando o exposto, com h = 0,15H e d = 3H, calcule:
a) o valor numérico do coeficiente de atrito para que o bloco pare no pontoB;
b) a porcentagem da energia total dissipada pela força de atrito.
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5. Leia o trecho do artigo que trata da relação entre o campo elétrico que existe na atmosfera terrestre e o estudo de
capacitores esféricos.
“Segundo Roble e Tzur (1986), em condições de tempo bom, existe um campo elétrico atmosférico, de
aproximadamente 100 V/m, que aponta para baixo, da carga positiva (distribuída na atmosfera próximo à superfície da
Terra) para a carga negativa (distribuída na superfície da Terra).
A explicação para a existência deste campo elétrico foi apresentada por Charles T.Wilson, em 1929, que
considerou a Terra como sendo um capacitor esférico. Uma das placas deste capacitor é a superfície da Terra,
enquanto que a outra placa é uma camada da atmosfera, conhecida como ionosfera, cuja base situa-se a uma altitude
de aproximadamente 50 km. O ar, cuja condutividade é muito baixa quando comparada com a condutividade do solo,
que por sua vez é da mesma ordem de grandeza da ionosfera, Veja a figura abaixo. Esta hipótese ficou conhecida
como teoria do capacitor esférico (Rakov e Uman, 2003). Entre a ionosfera e a superfície da Terra há uma diferença
de potencial de 200.000V (Rycroft, Israelsson e Price, 2000).”
(Fonte: http://quartzodeplasma.wordpress.com/2012/03/19/sistemas-eletronicos-e-os-emp/ , acesso em 03/06/2012)
Dados:
a) Utilizando o valor do campo elétrico medido na superfície terrestre, estime o valor da carga elétrica armazenada na
superfície terrestre. Qual o sinal dessa carga armazenada?
b) Utilizando o valor de carga estimado no item anterior, calcule o valor da capacitância do capacitor terrestre
constituído pela superfície terrestre e a ionosfera.
6.
Entre as duas armaduras de um capacitor, colocamos um material isolante chamado de dielétrico que impede a
passagem de carga de uma placa para a outra. Mas o que acontece se o seu material dielétrico não for um bom
isolante? Podemos considerar que, se o dielétrico possibilitar a passagem de corrente entre as placas, existe uma
corrente de fuga. Chamamos de corrente de fuga, um fluxo indesejado de corrente elétrica, que pode ocorrer por
diversos fatores. Um chuveiro elétrico, por exemplo, sempre terá uma corrente de fuga caso seu resistor não seja
blindado, pois a água é um condutor, ou uma maquina de lavar roupa que está "dando choque".
Sabendo que, na situação em que há corrente de fuga, o dielétrico se comporta como um resistor. Façamos o
estudo de um capacitor plano com um “dielétrico ruim”, isto é, um dielétrico que permite a passagem de uma corrente
de fuga.
Dados do capacitor:
Dados do dielétrico:
a) Com os dados fornecidos a seguir, calcule a capacitância do capacitor plano (em nF) e a resistência do dielétrico
(em KΩ).
b) Calcule (em μA) a corrente de fuga pelo dielétrico quando a carga armazenada pelo capacitor vale 50 nC.
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7.
Uma montanha russa é um brinquedo de parque de diversões que usa a gravidade para mover um carrinho de
passageiros sobre um trilho ondulado. Nos modelos antigos, como o da figura, o trem só seguia um caminho único,
descendo e subindo, sem os efeitos especiais de hoje em dia, tais como "loops", em que se viaja de cabeça para
baixo. Veja que, nos pontos marcados B e C da figura, é como se o carrinho estivesse realizando instantaneamente
um movimento circular de raios iguais a R1 = 10 m e R2 = 5 m, respectivamente. Nesses modelos, o carrinho, de
massa M = 150 kg, era arrastado até o ponto mais alto da trajetória (iniciando a corrida a partir do repouso no ponto
A), por um trilho especial chamado cremalheira, e daí por diante a gravidade era a única fonte externa de energia para
o carrinho. No modelo da figura, as alturas H1, H2 e H3 são, respectivamente, 15 m, 2 m e 10 m. Considere que a
2
aceleração da gravidade g = 10 m/s e que os atritos são desprezíveis para esse sistema.
a) Calcule a velocidade do carrinho nos pontos B, C e D.
b) Encontre o valor da força normal realizada pelo trilho sobre o carrinho no ponto B.
8.
Um automóvel trafega com velocidade constante de
por uma avenida e se aproxima de um cruzamento
onde há um semáforo com sinalização eletrônica. Quando o automóvel se encontra a uma distancia de
do
cruzamento, o sinal muda de verde para o amarelo. O motorista deve decidir entre parar o carro antes de chegar ao
cruzamento ou acelerar o carro e passar pelo cruzamento antes de o sinal mudar para vermelho. Esse sinal
permanece amarelo por
. O tempo de reação do motorista (tempo decorrido entre o momento em que o motorista
vê a mudança de sinal e o momento em que realiza alguma ação) é,
.
a) Determine a mínima aceleração constante que o carro deve ter para parar pelo cruzamento e não ser multado.
b) Calcule a menor aceleração constante que o carro deve ter para passar antes de atingir o cruzamento sem ser
multado. Aproxime 1,7² = 3.
Seção de Biologia: Questões de 9 a 16
9. Correr na São Silvestre é uma atividade vigorosa e prolongada, que requer grande quantidade de energia.
a) Além da quebra de substância orgânica na presença de oxigênio, que outro processo pode ser utilizado pelos
músculos para obter energia, sem oxigênio?
b) Qual o produto desse processo que, ao acumular-se no músculo, traz a fadiga? Quantos ATPs são produzidos
nesse processo?
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10. As células animais diferem das células vegetais no que diz respeito a algumas estruturas e organelas.
a) Enumere duas características de vegetais e ausentes nos animais, apontando suas funções celulares.
b) Sabe- se que a estrutura responsável por produzir cílios e flagelos, encontrados em animais, não está presente nas
plantas. Como é chamada essa organela?
11.
Há doenças hereditárias que são causadas por mutações no DNA mitocondrial.
a) Quando uma criança nasce com um problema em seu DNA mitocondrial, qual dos genitores é responsável por
transmitir a herança? Justifique brevemente.
b) Uma mutação no DNA mitocondrial pode estar presente nos espermatozoide dos afetados? Explique.
12.
A fauna de fundo de cavernas é caracterizada por turbelários, minhocas, sanguessugas, muitos crustáceos e
insetos, aracnídeos e caramujos. Os vertebrados são representados por peixes, salamandras e morcegos. Os
morcegos se refugiam na caverna durante o dia. Geralmente os animais são despigmentados e os peixes são cegos.
Muitos insetos, miriápodes e aracnídeos têm pernas e antenas desmesuradas, não raro densamente revestidas de
cerdas. Alguns besouros têm cerdas distribuídas pelo corpo todo. A umidade constante é de especial importância;
geralmente os animais são estenotermos. O alimento é raro, a escuridão é completa, faltam vegetais.
(Adaptado de Mello Leitão, C. Zoogeografia do Brasil, 1943)
a) Pode-se dizer que foi a falta de luz que fez com que os peixes ficassem cegos? Explique sua resposta do ponto de
vista evolutivo.
b) No texto são citadas adaptações que permitem aos animais sobreviverem nesse ambiente. Identifique uma delas e
explique a sua função.
13.
A espécie A é um ácaro comum em plantações de morango na Califórnia que causa danos quando atinge a
densidade de 20 indivíduos por lote de morango. Pesquisadores observaram que, nos lotes de morango em que
ocorria a espécie A, ocorria também outra espécie de ácaro (espécie B). Visando compreender a interação entre
essas espécies, realizou-se um experimento em laboratório, no qual se introduziu a espécie B em uma criação da
espécie A. Após algum tempo, os pesquisadores aplicaram um defensivo agrícola (D) na criação. Os resultados
obtidos estão mostrados no gráfico abaixo.
a) Tendo em vista os resultados obtidos, explique qual é a interação entre as duas espécies na natureza.
b) A que se deve o aumento da densidade populacional da espécie A após a primeira aplicação do defensivo
agrícola?
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14.
A biodiversidade brasileira, no que diz respeito a aranhas, pode ser ainda maior do que suspeitavam os
cientistas. É o que apontam as últimas descobertas de uma equipe de pesquisadores brasileiros. Entre janeiro e julho
de 2005, o grupo identificou nove espécies novas de aranha, a maioria da região amazônica. Os pesquisadores
também compararam geneticamente a espécie Ericaella florezi com outras do mesmo gênero e sugeriram que a
especiação pode ter se iniciado com o aparecimento da Cordilheira dos Andes, há cerca de 12 milhões de anos.
(Adaptado de “Brasileiros acham nove espécies de aranha em 2005”, Folha de S. Paulo, 22/08/2005.
http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u13625.shtml)
a) Por que o surgimento da Cordilheira dos Andes teria iniciado o processo de especiação?
b) Que processos posteriores devem ter ocorrido para que essas aranhas se tornassem espécies distintas?
15.
“O leitor já presenciou um encontro do mineiro com o mar? Eu já. E não quero ver de novo. Abandona-se tudo,
roupas pelo caminho, carro na calçada, mãe no hospital, tudo passa, na lógica sedenta de sal, a ser secundário e
pouco importante, frente às azuis possibilidades marítimas.
É, velho mar, eu te admiro e canto, mas de longe. Não que eu não queira você por perto. Quero, juro que sim.
Mas acontece que você, sei lá porque, não quis salgar Minas. E eu (confesso baixinho), eu não tenho talento para ser
feliz fora daqui. Até já tentei, mas minha alegria fixou residência entre as montanhas e disse que não saio, daqui
ninguém me tira. Que posso fazer? Você compreende, não posso abandonar minha alegria, visita tão rara. Longe do
mar, mas perto de mim. Que suas ondas, doces e eternas, me abençoem e perdoem essa inclinada ingratidão.”
(Crônica de Felipe Peixoto Braga Netto ,extraída do livro As Coisas Simpáticas da Vida, Editora Landy, 2007).
a) Considerando o imperdoável erro de a geopolítica ter negado a Minas Gerais um tiquinho de mar, apresente um filo
de invertebrados atuais que não tem representantes naturais (não ocorre naturalmente) no território mineiro. Cite uma
característica exclusiva deste filo.
b) As planárias têm representantes marinhos, de água doce e terrestres, e alguns desses podem ser encontrados em
Minas Gerais. Em relação às planárias: qual o tipo de sistema digestivo e digestão que possuem? Possuem sistema
nervoso? Justifique.
16.
Um dos grupos mais numerosos de artrópodes, os insetos, passou a ocupar o ambiente terrestre. Algumas
estruturas foram relevantes para que os insetos conquistassem a terra firme e ocupassem vários espaços do planeta,
passando a ter importância ecológica e influência na economia.fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff
a) Indique duas estruturas que possibilitaram a conquista do meio terrestre e explique por que elas foram importantes.
b) De que forma os insetos exercem influência ecológica e econômica?
Seção de Química: Questões de 17 a 24
17.
Uma das invenções mais importantes para a modernidade foi a da lâmpada elétrica comercial, por Thomas
Edison, em 1879. Desde então, muitos outros modelos foram desenvolvidos como aperfeiçoamento daquele – mais
simples, mais econômicos, mais eficientes. Um dos modelos mais econômicos é a lâmpada incandescente. O modelo
de sódio é utilizado para iluminação pública. Para obter sódio metálico, funde-se cloreto de sódio (NaCℓ) e através de
corrente elétrica passando pela substância no estado líquido, obtém-se as substâncias simples de cada elemento.
Este processo é chamado de “eletrólise ígnea” do cloreto de sódio. Para armazenar na lâmpada, passa-se o sódio do
estado líquido para o estado gasoso e injeta-se o gás a baixas pressões.
a) Escreva as equações químicas das reações dos processos destacados da produção da lâmpada de sódio (ou de
uma lâmpada fluorescente similar).
b) Faça um desenho esquemático e explique o funcionamento da lâmpada de sódio com gás rarefeito.
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18.
Compostos orgânicos de cadeia pequena são parte importantíssima do nosso dia-a-dia. O ácido etanoico é
utilizado para temperar saladas, etanol é utilizado como combustível de automóveis, propanona é utilizado como
removedor de esmalte de unhas e propano é parte da composição do gás liquefeito de petróleo, utilizado na cozinha.
o
o
o
o
Dados: Ponto de ebulição de cada composto: ácido etanoico:118,1 C; etanol:78,4 C; propanona:56 C; propano:-42 C.
a) Dê a formula estrutural dos quatro compostos orgânicos acima descritos.
b) Explique a diferença entre os pontos de ebulição dos compostos acima descritos.
19. Leia o texto a seguir.
O método “saltcake” consiste em tratar o sal-gema (NaCl) com H2SO4 concentrado. A reação é endotérmica e
o
realizada em duas etapas, a diferentes temperaturas. A primeira dessas reações era efetuada a cerca de 150 C. O
NaCl sólido reage com o H2SO4, e fica recoberto com uma camada de NaHSO4 insolúvel. Isso impede a continuação
o
da reação e deu origem ao nome “saltcake”. Na segunda etapa, a mistura era aquecida a cerca de 550 C, quando
ocorria nova reação com o H2SO4 e a formação de Na2SO4. Esse subproduto era vendido principalmente para a
indústria de papel.
(Adaptado de J. D. Lee. “Química inorgânica não tão concisa”. 5ª ed. São Paulo: Blucher, 1999.)
As etapas da reação de produção do ácido clorídrico através do método “saltcake” estão representadas abaixo:
Primeira etapa: NaCl(s) + H2SO4(l)
Segunda etapa: NaCl(s) + NaHSO4(s)
HCl + NaHSO4(s)
HCl + Na2SO4
a) Um dos grandes inconvenientes desse método de obtenção do HCl era a baixíssima velocidade da reação que
constitui a segunda etapa, apesar da alta temperatura em que ela ocorre. Explique, com base nos estados físicos dos
reagentes, a razão de a velocidade ser tão baixa.
b) Na primeira etapa, observa-se que a velocidade da reação diminui até parar, apesar de os reagentes serem
constantemente repostos e a temperatura ser mantida constante. Explique por que isso acontece.
20. A seguinte equação química, não balanceada, ocorre com rendimento de 90%.
KClO3 → KCl + O2
Dados: Volume molar na CNTP: 22,4L
a) Partindo de 80 mols de KClO3, qual o volume de oxigênio formado, nas CNTP.
b) Quantos quilogramas de água seriam necessários para dissolver o KCl formado gerando uma solução com a
molalidade igual a 9 mol/kg.
21.
A identificação de isômeros é de suma importância para o ser humano, haja vista que cada isômero pode gerar
um efeito no organismo. Um exemplo é a “famosa” gordura-trans que causa tantos efeitos negativos ao nosso corpo.
Enquanto que a gordura-cis é de mais fácil absorção para o corpo, diminuindo assim os prejuízos. Com base nisso,
responda:
a) Identifique todos os isômeros constitucionais que podem ser dados pela fórmula geral
e dê os nomes oficiais.
b) Analisando os compostos formados, algum deles possui isomeria geométrica? Se sim, dê a estrutura de cada um e
o nome oficial.
Obs: Se necessário utilize linhas grossas e pontilhadas
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22. Uma solução de 400 ml e molaridade de 3 mol/L de KCl é misturada com uma solução de 800ml e molaridade de
1mol/L de AgNO3.O sal AgCl é um precipitado, o que evidencia a ocorrência da reação. Sendo assim responda:
a) O número de mols do precipitado formado.
-
b) A molaridade final dos íons Cl .
23.
O texto a seguir é uma definição do Inmetro sobre os conversores catalíticos utilizados em escapamentos de
carros.
Conversor catalítico é um dispositivo usado para reduzir a toxicidade das emissões dos gases de escape de um
motor de combustão interna. O conversor catalítico é utilizado por causa dos gases dos escapes que são constituídos
por três componentes: monóxido de carbono (CO), da combustão parcial dos hidrocarbonetos; compostos orgânicos
voláteis, da reação parcial dos hidrocarbonetos; monóxido de nitrogênio, (NO), provenientes das reações entre azoto
atmosférico e o oxigênio.
(http://www.inmetro.gov.br/fiscalizacao/treinamento/conversor-catalitico.pdf>. Acesso em: 16 jun. 2012.)
A produção de NO nos motores de carro se deve às faíscas elétricas produzidas no motor. Os gases N 2 e O2 presente
no ar atmosféricos reagem formando o NO de acordo com a equação a seguir:
N2 + O 2
2 NO
A formação de monóxido de nitrogênio (NO) é indesejada do ponto de vista ambiental, uma vez que esse óxido forma
posteriormente o ácido nítrico (HNO3), provocando o aumento da acidez das chuvas. Para amenizar esse efeito,
desenvolveram-se os conversores catalíticos, que consistem em dispositivos presentes no escapamento do carro e
cuja função é decompor o NO em N2 e O2, de acordo com a equação a seguir:
2 NO
N2 + O 2
a) Cite qual é o papel das faíscas elétricas na reação entre o N2 e O2 e o papel da platina sólida na reação de
decomposição do NO.
b) A reação de decomposição do NO em N2 e O2 sem a presença da platina é extremamente lenta, pois mesmo nas
temperaturas relativamente altas no motor, a energia de ativação dessa reação é muito alta, de modo que são
raríssimas as partículas que possuem a energia necessária para reagir. Explique o funcionamento da platina sólida
para tornar maior a velocidade dessa reação e explique em termos práticos qual é a principal dificuldade para tornar
esse processo mais eficiente (sua resposta deve considerar que há um fluxo constante de gases que saem do motor).
24.
Detergentes e xampus são produtos de limpezas que o homem vem utilizando largamente na higiene pessoal e
na limpeza de produtos domésticos. Tais produtos são caracterizados pela presença de surfactantes, moléculas que,
na sua estrutura, possuem uma longa cadeia carbônica normal e no final possuem algum grupamento iônico, como
por exemplo, o lauril trimetil amônio:
CH3
H3C
H3C
-
+
N Cl
CH3
Com base na molécula representada acima, responda:
a) Por que a água não consegue limpar objetos gordurosos, sabendo que estes são apolares?ggggggggggggggggggg
b) Como agem os surfactantes na facilitação da remoção de materiais oleosos, sabendo que estes são apolares.
.
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