Enem 2021 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Vejamos as alternativas, lembrando que queremos o circuito cuja configuração permite acender cada uma das lâmpadas individualmente.

a) Incorreta. Ao fecharmos o primeiro interruptor em AB, somente a lâmpada verde acende. Mas ao ligarmos o primeiro interruptor em BC e o segundo interruptor em AB, as lâmpadas vermelha e azul acendem juntas, tal como a figura abaixo mostra.

b) Incorreta. Ligando o primeiro interruptor em AB, apenas a lâmpada verde acende, não sendo possível acender as demais. Ligando o primeiro interruptor em BC, é necessário ligar o segundo interruptor também em BC para que apenas a lâmpada azul acenda.

Porém ao ligarmos o segundo interruptor em AB, o circuito não fica fechado e a lâmpada vermelha não acende em nenhuma das combinações dos interruptores.

c) Incorreta. Nesta configuração, a lâmpada azul já esta acesa, não sendo possível desligá-la. Para acender a lâmpada verde, é necessário o primeiro interruptor em AB e para acender a lâmpada vermelha é necessário ligar o segundo interruptor em AB; porém, neste caso, as lâmpadas verde e vermelha só podem ficar acesas juntas da lâmpada verde.

d) Correta. Ao ligarmos o primeiro interruptor em AB acendemos a lâmpada verde somente, qualquer que seja a posição do segundo interruptor.

Ao ligarmos o primeiro interruptor em BC e o segundo em AB acendemos apenas a lâmpada vermelha.

Ao ligarmos o primeiro interruptor em BC e o segundo em BC também, acendemos somente a lâmpada azul.

Assim, nesta configuração é possível acender cada uma das lâmpadas individualmente. 

e) Incorreta. Ao ligarmos o primeiro interruptor em AB as lâmpadas verde e vemelha acendem concomitantemente (estão em paralelo nesta configuração), o que já invalida este arranjo.

Ligando o primeiro interruptor em BC e o segundo em BC também acendemos a lâmpada azul somente, mas ligando o primeiro interruptor em BC e o segundo em AB acendemos novamente as lâmpadas verde de vermelha ao mesmo tempo. 

O aquecimento das ilhas de calor se dá pela absorção da energia solar transmitida por irradiação até o planeta. O fluxo vertical de ar a que o enunciado se refere se deve à convecção térmica; o ar aquecido, próximo à superfície, ascende devido a sua menor densidade, movimentando-se da ilha de calor para a alta atmosfera, onde circula a brisa martítima.

A força de resistência do ar, presente nas situações reais de queda livre, depende majoritariamente de dois fatores: a área $A$ da projeção da superfície do corpo em queda no plano perpendicular à do movimento e a velocidade $v$ deste corpo. Em geral, quanto maiores $A$ e $v$, maior a intensidade da força de resistência do ar (nem sempre as relações matemáticas entre as três grandezas são simples).

Durante uma queda livre, a força resultante que acelera o corpo na direção do solo é dada por $F_R=F_G-F_{ar}$, em que $F_R=m·a$ é a força resultante, $F_G=m·g$ é a força gravitacional, e $F_{ar}$ é a força de resistência do ar. Podemos reescrever a relação das forças como

$m·a=m·g-F_{ar}\Rightarrow a=g-\frac{F_{ar}}{m}.$

Nas quedas sugerida pelo colega A, comparando a pedra e a rolha, por mais que possuam a mesma área e as mesmas velocidades, as massas são diferentes. A pedra, de maior massa, sofre menos o efeito do termo $-F_{ar}/m$, portanto terá maior aceleração.

Nas quedas sugeridas pelo colega B, comparando a folha de papel aberta com a mesma folha de papel amassada, por mais que possuam a mesma densidade (alternativa d incorreta), a mesma massa (alternativa c incorreta), e o mesmo peso (alterntaiva a incorreta), possuem projeções de áreas no plano perpendicular ao movimento diferentes. A folha de papel aberta, de maior projeção de área, sofre mais o efeito da resistência do ar, e o termo $-F_{ar}/m$ faz sua aceleração ser menor.

Em todos os casos, a aceleração da gravidade é a mesma e, não fosse a resistência do ar, todos os corpos executariam as mesmas quedas livres. Por isso, a alternativa correta é a b.

Considerando que o melaço tinha 50 kg de monossacarídeos e que 80% foram convertidos em etanol, então:

$m_{convertida}=\frac{80}{100}·50\mathrm{kg}=40\mathrm{kg}$

Cálculo da massa (m) de etanol (C₂H₅OH ) para 40 kg do glicose, um monossacrídeo com fórmula molecular C₆H₁₂O₆:

50 g de C₂H₅OH $—$ 100 g de C₆H₁₂O₆

             m              $—$   40 kg de C₆H₁₂O₆

m(C₂H₅OH) = 20 kg

Densidade (d) do etanol (C₂H₅OH): d = 0,8 g/mL ou 0,8 kg/L

Cálculo do volume (V) equivalente a 20 kg de C₂H₅OH:

$d=\frac{m}{V}\iff V=\frac{m}{d} \Rightarrow V = \frac{20 \mathrm{kg}}{0,8 \mathrm{kg}·{\mathrm{L}}^{-1}}\Rightarrow V = 25 \mathrm{L}$

A solução nutritiva preparada apresenta, conforme a tabela, tem pH igual a 4,3. Segundo o enunciado, essa solução precisa ter pH entre 5,5 e 6,5 para ser usada no cultivo de alface. Assim, será necessário aumentar o pH da solução nutritiva, usando uma outra solução de caráter básico.

a) Incorreta. A solução do ácido fosfórico tem caráter ácido.

b) Incorreta. A solução de sulfato de cálcio é neutra, pois o sal é proveniente de uma base forte ($Ca(OH{)}_2$) e um ácido forte ($H_{2}S{O}_4$).

c) Incorreta. O óxido de alumínio é insolúvel em água.

d) Incorreta. A solução de cloreto de ferro (II) tem caráter ácido, pois o sal é proveniente de uma base fraca ($Fe(OH{)}_2$) e um ácido forte ($HCl$).

e) Correta. A solução de hidróxido de potássio é básica e, portanto, seria capaz de aumentar o pH da solução nutritiva.

Como os sons produzidos pelos diversos tubos do sino dos ventos se propagam no mesmo ar, sob mesmas pressão e temperatura, suas velocidades serão iguais: $v_1=v_2$.

Tais sons são compostos dos vários harmônicos dos tubos do sino dos ventos. Quanto mais longo for o tubo, maiores serão os comprimentos de onda dos harmônicos; sendo o tubo 2 o de maior comprimento, ${\lambda }_2>{\lambda }_1$.

Como as velocidades dos sons serão iguais, o som de maior $\lambda$ possuirá menor frequência, em vista da relação $v=\lambda ·f$:

$v_1=v_2\Rightarrow {\lambda }_1·f_1={\lambda }_2·f_2\Rightarrow \frac{f_1}{f_2}=\frac{{\lambda }_2}{{\lambda }_1}>1.$

Com isso, concluímos que $f_1>f_2$, portanto a alternativa correta é a d.

O mimetismo é uma estratégia utilizada para fuga da predação no caso das presas, já que o organismo se assemelha morfologicamente a uma outra espécie mais favorecida. No entanto, para animais predadores, o mimetismo pode favorecer a predação, pois o organismo pode se assemelhar a outra espécie que é inofensiva para a presa. A capacidade de mimetismo dos polvos é um comportamento favorecido pela seleção natural, pois aqueles que se confundem com outras espécies de animais tem vantagens na predação e conseguem sobreviver e reproduzir. 

A questão também aborda a convergência adaptativa, processo evolutivo no qual espécie não aparentadas possuem estruturas análogas, que são estruturas semelhantes em morfologia e função, decorrentes de pressão seletiva semelhantes que atuam sobre os organismos. Nesse caso, na ocorrência de convergência evolutiva deveria haver estruturas análogas, ou seja, uma semelhança morfológica entre todos os animais citados.

a) Incorreta. Os animais citados não pertencem ao mesmo filo: o polvo é do filo Mollusca, o peixe-linguado e o peixe-leão são do filo Chordata e a serpente-marinha Echinodermata. Assim, o ancestral comum entre esses animais está evolutivamente muito distante o que não justificaria a semelhança por ancestralidade próxima comum.

b) ​​​​​​​Incorreta. A semelhança morfológica entre o polvo e outros animais é dada por meio da capacidade de mimetismo do polvo. As mutações similares poderiam levar ao desenvolvimento de características morfológicas semelhantes que seriam selecionadas positivamente pelo ambiente, mas nesse caso o polvo não apresenta um único padrão de coloração. Contrariamente, a coloração é variável o que permite que se assemelhe a diferentes espécies.

c) Incorreta. O nicho ecológico é a função desempenhada pela espécie no ambiente, incluindo as relações ecológicas estabelecidas e condições necessárias para a sobrevivência. O polvo não possui o mesmo nicho ecológico que os outros animais citados na questão.

d) Incorreta. ​​​​​​​No processo de convergência adaptativa os organismos possuem características análogas que são selecionadas em ambientes com a mesma pressão seletiva. Nesse caso, o mimetismo do polvo ocorre com diferentes espécies animais, sendo que o polvo varia suas características e não apresenta apenas uma morfologia. Para que essa afirmativa fosse válida, deveria haver analogia de estruturas, ou seja, semelhanças morfológicas selecionadas pelo meio entre todos os animais citados.

e) ​​​​​​​Correta. O comportamento mimético foi selecionado evolutivamente, sendo que a semelhança com outras espécies animais favoreceu positivamente os polvos que tinham a capacidade de realizar o mimetismo. Os animais com essa capacidade aumentaram suas chances de predação, sobrevivência e passaram adiante essas características por meio da reprodução.

O planejamento descrito englobou diferentes atores presentes no convívio social da escola em questão e preocupou-se em sensibilizar e oferecer condições para que os procedimentos corretos sejam adotados por toda comunidade escolar. As ações implementadas descritas, no entanto, garantem apenas a parte inicial de toda a cadeia produtiva da reciclagem, que começa na separação dos materiais e acomodação adequada. O próximo passo necessário conta com a atuação das centrais de triagem e cooperativas de catadores que estão em contato direto com indústrias e manufaturas, as quais realizam os processos físicos e químicos próprios da reciclagem de cada grupo de materiais.  Dessa forma, o próximo passo a ser adotado pela escola é promover a articulação com as cooperativas, poder público, organizações ou centrais de triagem, para que seja realizado o recolhimento periódico dos materiais separados.

a) Incorreta. A ação para além da escola está fora do ambiente escolar e, embora possa ser positiva, não garante a continuidade da cadeia produtiva da reciclagem.

b) Correta. Como já exposto, a articulação com as entidades citadas permite a continuidade da cadeia produtiva da reciclagem.

c) Incorreta. A ação proposta incrementa a sensibilização e aumenta a chance da participação coletiva no processo, mas não garante a continuidade da cadeia.

d) Incorreta. A iniciativa é informativa e pode atrair mais colaboradores para o processo, porém, não faz a ligação necessária com o processo seguinte da cadeia.

e) Incorreta. A iniciativa pode ser positiva e é válida, porém, o objetivo não pode ser apenas de sensibilização escolar e da comunidade externa; a reciclagem dos materiais coletados precisa se concretizar. A falta de articulação com o poder público ou entidades poderia resultar na coleta de todo esse material e a destinação convencional de todo material inutilmente separado.

Para responder à questão, o candidato deveria atentar ao fato de se tratar de um procedimento biotecnológico prévio, ou seja, um procedimento antes que ocorram os cruzamentos consanguíneos responsáveis pelo favorecimento da ocorrência de fenótipos indesejáveis pelos criadores. Com a aplicação do método biotecnológico, seria possível separar os animais em ambientes distintos, de acordo com o genótipo, evitando os cruzamentos consanguíneos.

a) Incorreta. A transgenia consiste em um método de manipulação genética no qual há inserção de um gene exógeno em um ser vivo de outra espécie, um búfalo, no caso. Usualmente, esta técnica é utilizada como ferramenta de melhoramento genético para provocar o aparecimento de um fenótipo desejado, como, por exemplo, a produção de leite com maior teor proteico mediante a inserção de um gene que provocasse tal alteração. Considerando a situação-problema exposta no enunciado, a manipulação genética através da transgenia não resolveria o problema dos cruzamentos consanguíneos.

b) Incorreta. A terapia gênica consiste em um método de biotecnologia no qual há a manipulação de um gene para obter um efeito terapêutico, no sentido de curar o animal de uma doença através de tal manipulação. Caso fosse realizada para resolver o problema do enunciado, a terapia gênica não seria um procedimento prévio, mas sim, um procedimento realizado no animal com a enfermidade gerada a partir do cruzamento consanguíneo.

c) Incorreta. Assim como as vacinas tradicionais, a vacina de DNA é um método preventivo contra enfermidades causadas por agentes externos, como vírus, bactérias, protozoários e outros agentes. A vacina não é uma medida utilizada para evitar doenças genéticas que podem aparecer como resultado da consanguinidade, e a aplicação de vacinas nos rebanhos não provocaria separação dos animais para evitar os cruzamentos consanguíneos.

d) Incorreta. A clonagem terapêutica consiste em uma técnica na qual a partir de células somáticas (2n) de um animal, são formados embriões de onde serão obtidas células-tronco. Posteriormente, tais células seriam induzidas à diferenciação em laboratório, originando o tipo celular responsável por minimizar ou curar uma enfermidade. A aplicação desta técnica antes do cruzamento não iria reduzir a frequência de ocorrência de enfermidades ocasionadas pela consanguinidade.

e) Correta. O mapeamento genético consiste no sequenciamento das bases nitrogenadas do genoma dos seres vivos. Através desta técnica é possível identificar mutações e outras variantes gênicas responsáveis pela ocorrência de enfermidades. Para o mapeamento ser feito, basta obter células sanguíneas dos búfalos, extrair o DNA e submeter as moléculas à técnica do sequenciamento genético. Cientes dos resultados e das variantes genéticas de cada búfalo, os animais poderiam ser confinados à áreas diferentes que reduzissem a ocorrência de cruzamentos consanguíneos e, consequentemente, o nascimento de animais com fenótipos e enfermidades indesejáveis.

Os valores de NOx do cobre no ciclo estão mostrados abaixo:

A etapa que ocorre a redução do cobre, ou seja, a diminuição do seu NOx pelo ganho de elétrons é a V.

Obs: As equações das reações que ocorrem em cada etapa bem como o tipo de reação estão representadas abaixo:

$\mathrm{I}. \mathrm{Cu} + 2 {\mathrm{HNO}}_3 \to \mathrm{Cu}({\mathrm{NO}}_3{)}_2 + {\mathrm{H}}_2$: Reação de simples troca com oxidação do cobre (aumento de Nox).

$\mathrm{II}.\mathrm{Cu}({\mathrm{NO}}_3{)}_2 + 2 \mathrm{NaOH} \to \mathrm{Cu}(\mathrm{OH}{)}_2 + 2 {\mathrm{NaNO}}_3$: Reaçao de dupla troca, que ocorre sem variação de NOx.

$\mathrm{III}. \mathrm{Cu}(\mathrm{OH}{)}_2 \stackrel{∆}{\to } \mathrm{CuO}+ {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$: Reação de decomposição, que ocorre sem variação de NOx.

$\mathrm{IV}. \mathrm{CuO} +\hspace{0.17em}{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \to {\mathrm{CuSO}}_4+ {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$:  Reaçao de dupla troca, que ocorre sem variação de NOx.

$\mathrm{V}. {\mathrm{CuSO}}_4 +\mathrm{Zn} + 2 \mathrm{HCl}\to {\mathrm{ZnCl}}_2+ \mathrm{Cu} + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4$:  Reação de oxirredução com redução do cobre (diminuição de Nox) e oxidação do Zn.