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Unicamp 2023 - 1ª fase


Questão 31 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Trabalho de uma Força Constante

O balonismo, um esporte aeronáutico com adeptos em todo o mundo, oferece um belo espetáculo para os observadores no solo. Um maçarico é usado para aquecer o ar no interior do balão, o que faz variar a densidade do ar, permitindo o controle do movimento de subida e descida do balão.


A massa total de um balão em um movimento de descida, desde a altura inicial h=80 m até o solo, é m=2000 kg. Qual é o trabalho da força peso sobre o balão durante a descida?



a)

2,0×104 J.

b)

1,6×105 J.

c)

2,0×105 J.

d)

1,6×106 J.

Resolução

O trabalho realizado por uma força constante, de módulo F, que atua em um objeto na mesma direção e no mesmo sentido do deslocamento, de módulo d, deste, é dado por

τ=F·d.

Na questão, a força corresponde à força peso (de módulo P=m·g) e o deslocamento à movimentação vertical para baixo realizada pelo balão (de módulo h=80 m). Portanto, temos, em unidades do Sistema Internacional, considerando a massa m=2000 kg e a aceleração da gravidade g=10 m/s2,

τ=P·h=m·g·h

τ=2000·10·80

τ=1,6·106 J.

Isso corresponde à alternativa D.

Uma outra forma de calcular este trabalho da força peso é considerar que durante a descida ocorre redução da energia potencial gravitacional, portanto o trabalho será positivo e dado pelo módulo de tal redução:

τ=m·g·h=1,6·106 J.

Questão 32 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Equações de Clapeyron (Física)

O balonismo, um esporte aeronáutico com adeptos em todo o mundo, oferece um belo espetáculo para os observadores no solo. Um maçarico é usado para aquecer o ar no interior do balão, o que faz variar a densidade do ar, permitindo o controle do movimento de subida e descida do balão.


Um balão tem um volume V=1,6×103 m3 de ar quente no seu interior na temperatura T=400 K e na pressão atmosférica p0=1,0 atm=1,0×105 Pa.  Sabendo-se que o ar quente se comporta como um gás ideal e que a constante universal dos gases é R8 J/mol·K, quantos mols de ar n há no interior do balão?



a)

5,0×10-1 mol.

b)

4,0×100 mol.

c)

5,0×104 mol.

d)

4,0×105 mol.

Resolução

Já que o ar dentro do balão comporta-se como um gás ideal, vale a equação de estado dos gases,

P·V=n·R·T,

em que a pressão é a pressão atmosférica P=1·105 Pa, o volume do gás é V=1,6·103 m3, e sua temperatura é T=400 K com a constante universal dos gases R=8 J/mol·K. Como todos os dados estão em unidades do SI, podemos substituir diretamente na equação de estado:

105·1,6·103=n·8·400

n=1,6·1083,2·103=0,5·105

n=5·104 mol.

A alternativa correta é a C.

Questão 33 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Força de Atrito Força Elástica

A pele humana detecta simultaneamente, com uma sensibilidade que sistemas artificiais não conseguem reproduzir, vibrações, forças estáticas, textura e escorregamento de objetos sobre sua superfície. Sensores tácteis que apresentassem respostas análogas à pele humana seriam muito desejáveis. A figura a seguir ilustra um modelo simples, utilizado no estudo da resposta da pele humana. Na referida figura, estão representados o peso P do bloco, a força normal N, a força de atrito fat aplicada pela superfície da pele no bloco de massa m e uma força externa F aplicada na mola. A constante de mola é k=10 N/m, e a massa do bloco é m=4 g. Na iminência de movimento, a deformação da mola é Δx=3 mm em relação ao seu comprimento de equilíbrio. Qual é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a pele?



a)

8,8×10-7.

b)

1,1×10-6.

c)

7,5×10-1.

d)

1,3×100.

Resolução

Nas condições do exercício, o objeto se encontra em repouso. Isso significa que a soma vetorial das forças atuando sobre ele é igual a zero. As forças atuando na vertical são a força peso e a força normal. Como a resultante nesta direção tem que ser zero, temos, usando os módulos destas forças:

N-P=0

N=P

N=m·g.

Na direção horizontal, temos a força elástica (Fel= k·Δx, em módulo) e a força de atrito que, no caso, será do tipo estático. Como o corpo está na iminência de se mover, esse atrito corresponderá ao seu valor máximo, ou seja, Fat=μe·N, em que μe é o coeficiente de atrito estático. Como a resultante das forças atuando na direção horizontal tambem é zero, temos que

Fat-Fel=0

μ·N=k·Δx

Usando que N=m·g,  a expressão pode ser reescrita como

μ·m·g=k·Δx.

Segundo o enunciado, a massa do bloco é m=4 g=4·10-3 kg, a aceleração da gravidade é g=10 m/s2, a constante elástica da mola é k=10 N/m com deformação Δx=3 mm=3·10-3 m. Substituindo estes valores com as unidades no Sistema Internacional, temos

μ·4·10-3·10=10·3·10-3

μ=34=0,75

μ=7,5·10-1.

Este resultado corresponde à alternativa C.

Questão 34 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

3ª Lei de Kepler

O planeta anão Ceres foi descoberto em 1801 por Giuseppe Piazzi. Resultados científicos recentes indicam que Ceres teria sido formado nas zonas mais afastadas do Sistema Solar e posteriormente lançado para a região onde se encontra atualmente, entre as órbitas de Marte e Júpiter. A tabela abaixo apresenta o período de translação T, a distância média ao Sol R, bem como T2R3 e a razão (T2/R3) para alguns planetas do Sistema Solar. De acordo com a 3ª Lei de Kepler, a razão (T2/R3) é constante. A partir dos dados da tabela, pode-se concluir que o período orbital de Ceres, TCeres, é aproximadamente igual a



a)

1,00 ano.

b)

2,77 anos.

c)

4,62 anos.

d)

21,3 anos.

Resolução

Pela terceira lei de Kepler, temos que a razão entre quadrado do período de translação (T) e o cubo da distância média ao Sol (R) para as órbitas dos planetas em torno do Sol é constante; princípio que é reforçado pelos dados apresentados na tabela. A partir da tabela, utilizando ano para unidade do período e u.a. (unidade astronômica) para a unidade da distância média, tal razão é igual a 1:

T2R3=1 ano2u.a.3.

Utilizando os dados da tabela para o planeta anão Ceres, RCeres=2,77 u.a., temos

TCeres2RCeres3=TCeres22,773=1

TCeres2=2,77321,3

TCeres21,3

TCeres4,62 ano.

A alternativa correta é a C.

Como os valores das alternativas diferem bastante entre si, uma opção é tomar o quadrado dos valores apresentados e ver qual deles mais se aproxima de 21,3.

Questão 35 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

1ª Lei de Ohm

Sabemos que correntes elétricas acima de um décimo de Ampère podem provocar paradas cardíacas. Imediatamente após um raio atingir o solo, o potencial elétrico na superfície diminui gradativamente em função da distância ao ponto de impacto, como ilustrado pelas curvas equipotenciais da figura. Sendo a resistência do corpo humano R=80 kΩ, a corrente elétrica que atravessa o corpo da pessoa ilustrada na figura, com os dois pés em contato com o chão, será igual a



a)

0,800 A.

b)

1,25 A.

c)

10,0 A.

d)

11,25 A.

Resolução

Observando a figura, vemos que os pés da pessoa se encontram sobre as equipotenciais de 800 kV e 900 kV, de modo que a diferença de potencial aplicada sobre seu corpo é

U=900-800=100 kV=100·103 V.

Já que a resistência nesta diferença de potencial é de R=80 kΩ=80·103 Ω, temos, aplicando a primeira lei de Ohm,

U=R·i

100·103=80·103·i

i=1,25 A.

A alternativa correta é a B.

Observação: a unidade de medida é escrita com inicial minúscula, ampère, não com inicial maiúscula como o enunciado da questão apresenta.

Questão 36 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Ângulo limite

A figura A apresenta um esquema simplificado de um refratômetro, destinado a determinar o índice de refração n1 de um líquido. Nele, o líquido é iluminado por raios que o atravessam, atingindo, na parte superior, um vidro de índice de refração conhecido n2=1,8. Quando θ1=90°, temos o máximo valor para o ângulo de refração θ2, que, nesse caso, é chamado de ângulo crítico, θC (ver figura B).

Dado: sen56°=0,8; cos56°=0,6; tg56°=1,3.

Se o ângulo crítico medido foi θC=56°, pode-se dizer que o índice de refração do líquido em questão é



a)

n1=1,44, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será maior que 56°.

b)

n1=1,44, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será menor que 56°.

c)

n1=2,25, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será maior que 56°.

d)

n1=2,25, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será menor que 56°.

Resolução

O ângulo crítico da refração, ou ângulo limite, θ2=θC, ocorre no meio mais refringente (vidro) quando a incidência é rasante à superfície, θ1=90°, no meio menos refringente (líquido). Uma maneira de identificar isso é considerar que no meio de maior índice de refração o raio de luz está mais próximo da direção normal à interface. Temos, então, aplicando a lei de Snell-Descartes com n2=1,8,

senθ1=sen90°=1,

senθ2=senθC=sen56°=0,8,

que

n1·senθ1=n2·senθ2

n1·1=1,8·0,8

n1=1,44.

Com isso, o índice de refração do líquido é 1,44.

Ao aumentar o índice de refração n1 do líquido, temos que o seno do ângulo limite também aumenta, uma vez que ambos são proporcionais (lembrando que senθ1=1 na situação crítica):

senθC=n1n2.

Como 0°<θC<90°, aumentar o seno do ângulo limite corresponde a aumentar o ângulo limite. Logo, com maior índice de refração do líquido, temos ângulo crítico maior que 56º.

A alternativa correta é a A.

Questão 37 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Doenças (Vírus)

O papilomavírus humano (HPV) é um grupo de vírus muito comum no mundo. Existem muitos tipos de HPV e a maioria deles não causa problemas ao organismo humano. Porém, os tipos de HPV 16 e 18 estão associados com 70% dos casos de cânceres de colo do útero e lesões genitais pré-cancerosas.

(Adaptado de https://www.paho.org/pt/topicos/hpv-e-cancer-do-colo-do-utero. Acesso em 01/06/2022.)

É correto afirmar que o HPV é transmitido



a)

principalmente por contato sexual; o uso de preservativo elimina a possibilidade de infecção pelos HPV 16 e 18, sendo indicado quando existe exposição ao vírus.

b)

por contato direto com a pele ou mucosa infectada, sobretudo durante a relação sexual; a vacinação pode tratar a infecção e as doenças associadas aos diversos tipos de HPV.

c)

principalmente por contato sexual; o controle da infecção inclui a prevenção pela vacinação contra os HPV 16 e 18, sendo indicada antes da exposição ao vírus.

d)

por contato direto com a pele ou mucosa infectada, sobretudo durante a relação sexual; o uso de preservativo impede o desenvolvimento das doenças associadas ao HPV.

Resolução

O vírus HPV é capaz de infectar a pele e as mucosas humanas, sendo transmitido pelo contato íntimo com pessoas portadoras do vírus. Em geral, a principal forma de transmissão é a sexual, sem uso de preservativo, tanto homossexual como heterossexual.

O contato por outras formas é, portanto, uma via de transmissão, apesar de não ser tão importante quanto a via sexual.

A implementação de vacinação contra este vírus foi muito importante, pois auxilia na prevenção de casos de câncer de colo de útero, além de outras possibilidades aventadas nos últimos anos, como câncer de ânus, pênis e próstata. No caso desta última, aumentaria as chances do desenvolvimento do tumor, uma vez que o vírus seria mais um fator de risco.

a) Incorreta. A principal via de transmissão realmente é sexual. O uso de preservativo é uma importante medida de prevenção, mas o advento da vacinação contra este vírus é mais significativa, uma vez que o preservativo protegeria apenas os órgãos sexuais, e não outras partes da pele ou mucosas que possam ser expostas. Além disso, não se decide utilizar o preservativo “quando existe exposição ao vírus”, uma vez que é impossível saber com antecedência quando se daria esta exposição.

b) Incorreta. Ao citar o “contato direto com a pele ou mucosa infectada”, praticamente estaríamos incluindo as formas de transmissão, inclusive a sexual, porém, a alternativa é incorreta uma vez que a vacinação não é um recurso de tratamento, e sim de prevenção.

c) Correta. A principal via de transmissão realmente é sexual. A vacinação é a principal forma de prevenção desta enfermidade, assim como da maior parte das viroses para as quais temos meios de prevenção.

d) Incorreta. Ao citar o “contato direto com a pele ou mucosa infectada”, estaríamos incluindo as formas de transmissão, inclusive a sexual. Porém, o preservativo não impede o desenvolvimento de qualquer doença, e sim o contágio.

Questão 38 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Fotossíntese Fases da Fotossíntese

Na transformação de energia luminosa em energia química pelas plantas, há uma série de reações de redução e oxidação. Para que a cadeia transportadora de elétrons nos cloroplastos ocorra, os elementos que a compõem estão arranjados nas membranas dos tilacóides, de acordo com o seu potencial redox. Na atividade fotoquímica, o oxigênio é produzido, assim como moléculas essenciais para a manutenção do metabolismo celular, como o ATP e o NADPH.

O doador primário e o aceptor final de elétrons são, respectivamente,



a)

oxigênio e NADPH.

b)

gás carbônico e ATP.

c)

água e NADPH.

d)

glicose e ATP.

Resolução

O processo de fotossíntese oxígena é realizado pela maioria dos organismos autótrofos, como cianobactérias, algas e plantas terrestres. A fotossíntese é de fundamental importância para a manutenção do fluxo de energia nas cadeias alimentares de quase todos os ecossistemas terrestres.

A fotossíntese pode ser dividida em duas fases (figura 1): clara (ou fotoquímica); e escura (ou química). A fase clara está envolvida com a transformação da energia luminosa proveniente do Sol em energia química, armazenada nas ligações entre os átomos que compõem as moléculas de ATP e NADPH. Já a fase escura está envolvida com a fixação do gás carbônico (CO2), ou seja, sua transformação em moléculas orgânicas, e a posterior redução desses compostos até a formação de carboidratos como o gliceraldeído-3-fosfato (G3P).

Campbell Biology, Twelfth Edition, 2021. Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Rebecca B. Orr, Neil A. Campbell. Pearson Education, Inc.

Figura 1: fases clara e escura da fotossíntese e seus respectivos locais de ocorrência no cloroplasto.

A fase clara ou fotoquímica pode ser entendida como o processo de fotossíntese propriamente dito, já que é nessa etapa que a energia da luz do Sol é convertida em uma forma que pode ser aproveitada pelas células. Durante a fase clara, a luz é absorvida por moléculas de clorofila presentes em fotossistemas existentes na membrana dos tilacoides, os quais são compartimentos internos dos cloroplastos, organelas responsáveis por realizar o processo fotossintético. Cada fotossistema é formado por duas partes (Figura 2): 1) o complexo antena, constituído por proteínas, clorofilas a e b e por carotenoides, os quais absorvem a luz e transmitem a energia absorvida, por ressonância, até o centro de reação; e 2) o centro de reação, constituído por proteínas e duas moléculas especiais de clorofila a, que são capazes de perder elétrons (oxidar-se) quando recebem a energia transferida pelo complexo antena.

Biology, Eleventh Edition, 2019. Eldra P. Solomon, Charles E. Martin, Diana W. Martin, Linda R. Berg. Cengage Learning, Inc.

Figura 2: estrutura do fotossistema, onde ocorre a transformação de energia luminosa em energia química.

O processo mais comum de transformação de energia que ocorre na fase clara é denominado fotofosforilação acíclica (figura 3) e envolve dois tipos de fotossistemas: I e II.

Biology, Eleventh Edition, 2019. Eldra P. Solomon, Charles E. Martin, Diana W. Martin, Linda R. Berg. Cengage Learning, Inc.

Figura 3: fotofosforilação acíclica da fase clara da fotossíntese.

A fotofosforilação acíclica começa no fotossistema II, onde a energia absorvida da luz e transmitida até o centro de reação causa a oxidação do par de clorofilas especiais, que perdem 2 elétrons. Como esse par especial precisa ser reduzido (ou seja, precisa recuperar seus elétrons) para que o processo continue ocorrendo, 2 elétrons são doados pela molécula de água (H2O). No fotossistema II, existe uma enzima denominada complexo liberador de oxigênio, que é capaz de realizar a fotólise da água, processo que leva à formação de oxigênio (O2), H+ e 2 elétrons:

H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2 e-

Os elétrons liberados pela fotólise são então usados para reduzir o par de clorofilas a especiais do centro de reação, os quais podem sofrer novo processo de oxidação. Portanto, o doador primário de elétrons da fase clara da fotossíntese é a molécula de água.

Após os elétrons serem perdidos pelo centro de reação do fotossistema II, eles são capturados por um aceptor primário de elétrons, que, após ser reduzido, doa seus elétrons para uma cadeia transportadora localizada na membrana do tilacoide, entre os fotossistemas II e I. Nessa cadeia, os elétrons excitados (ou seja, de alta energia devido à absorção dos fótons da luz) são transferidos entre citocromos (proteínas que contêm ferro) com potencial de redução crescente, perdendo energia até chegar ao composto final, molécula que possui o maior potencial de redução e que funciona como aceptor final de elétrons. Nessa última etapa, o NADP+ ganha 2 elétrons e é convertido em NADPH:

NADP+ + H+ + 2 e- → NADPH

Portanto, o aceptor final de elétrons da fase clara da fotossíntese é a molécula de NADPH. O NADPH será usado na fase escura para reduzir a molécula de fosfoglicerato em G3P, atuando juntamente com o ATP no processo de síntese do produto final da fotossíntese. O ATP é gerado quando os elétrons perdidos pela clorofila atravessam a cadeia transportadora de elétrons, onde a sua energia é usada para bombear prótons (H+), contra o gradiente de concentração, do estroma para o interior do tilacoide pelo complexo citocromo b6f. Assim, cria-se um gradiente de H+ entre esses compartimentos, que armazena energia potencial. Essa energia é então convertida em ATP quando os íons H+ retornam para o estroma, a favor do gradiente de concentração, através de um complexo proteico chamado de ATP sintase.

Questão 39 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Cladística Metazoa

A proteína verde fluorescente, do inglês green fluorescence protein (GFP) – observada pela primeira vez na água-viva (Aequorea victoria) –, tornou-se uma das ferramentas mais importantes usadas na biociência contemporânea. Evolutivamente, a distribuição filogenética dos genes homólogos de GFP foi encontrada apenas nos filos Cnidaria, Arthropoda e Chordata.

(Adaptado de MACEL, Marie-Lyne et al. Zoological Letters, Londres. v. 6, p.2-11, 2020.)


Considerando a distribuição filogenética do gene GFP, é correto afirmar a hipótese de origem em



a)

ancestral metazoário comum e eventos independentes de perda do gene em vários clados.

b)

ancestrais metazoários distintos e manutenção do gene em todos os metazoários marinhos.

c)

ancestral metazoário comum e manutenção do gene em todos os metazoários marinhos.

d)

ancestrais metazoários distintos e eventos independentes de perda do gene em vários clados.

Resolução

De acordo com o enunciado, os genes da proteína verde fluorescente (GFP), encontrados nos filos Cnidaria, Arthropoda e Chordata são homólogos, ou seja, foram herdados a partir de um ancestral comum antigo. Considerando a hipótese filogenética para o reino Metazoa atual, esse ancestral comum teria dado origem a todos os filos do clado Eumetazoa, ou seja, todos os filos que possuem tecidos verdadeiros e cavidade digestória. Portanto, seria esperado encontrar a presença do gene de GFP em todos os descendentes desse ancestral. Porém, como somente três filos ainda conservam o gene de GFP, podemos assumir a ocorrência da perda do gene (reversão) em algum ancestral mais recente dos filos que não possuem a proteína fluorescente. O diagrama abaixo mostra uma hipótese possível para os eventos citados, desde o surgimento do gene de GFP até o seu desaparecimento nos grupos que já não mais o possuem.

Hipótese 1: surgimento do gene de GFP no ancestral comum e exclusivo dos eumetazoários.