Questões de Física

Em março de 2012, o corredor sul-africano Oscar Pistorius passou pela linha de chegada em uma pista de atletismo em Pretória com um tempo que o qualificou com folga para as Olimpíadas de Londres. Para se mover em tamanha velocidade, Pistorius usa uma novidade da ciência protética: pedaços de fibra de carbono moldadas no formato de um J, conhecidos como Flex-Foot Cheetah (pés flexíveis de Cheetah). A impressão é de que estamos vivendo em uma época em que novos limites para a evolução humana estão sendo criados pela tecnologia. Apesar dos avanços na matéria-prima e no design, o Flex-Foot Cheetah não imita com fidelidade o movimento de sua contraparte de carne e osso. Muito mais próximo disso está a i-Limb, mão biônica desenvolvida pela Touch Bionics, em Livingston, na Escócia. A i-Limb dispõe de cinco dedos — incluindo um polegar opositor funcional — e cada um deles é acionado individualmente. Os dedos são capazes de exercer todo tipo de atividade diária, como segurar uma maleta, virar uma chave, pegar uma moeda ou teclar no computador. A i-Limb responde ainda ao nível do sinal no músculo. Se o usuário pensa em apertar mais rápido e mais forte, a mão biônica responde de acordo. Pesquisadores também desenvolveram músculos artificiais a partir de tubos de carbono incrivelmente finos, chamados nanotubos. Eles imitam em forma e função dos equivalentes biológicos, mas com uma performance cem vezes melhor. (CHIPPERFIELD, 2012, p. 36-41).

A figura representa o esquema do princípio de funcionamento de um motor elétrico, que é um dos dispositivos utilizado na prótese i-Limb para mover, individualmente, cada um dos cinco dedos.

 

Adotando-se o sentido da corrente elétrica como sendo o convencional e com base nos conhecimentos sobre eletromagnetismo, é correto afirmar:

O DNA contém o código genético para todos os tipos de moléculas biológicas. Estudos revelam que o código contido nas moléculas de DNA também pode controlar a forma final de nanoestruturas inteiramente metálicas. Segmentos de DNA foram usados para dirigir o processo de formação de nanopartículas de ouro, dando-lhes os mais diversos formatos. O alfabeto do DNA contém quatro letras A, T, G e C, as iniciais de adenina, timina, guanina e citosina. As “palavras” são formadas segundo uma regra simples: A sempre se liga a T, e C sempre se liga a G. Experimentos mostraram que as fitas de DNA com sequências de “A” produzem nanopartículas redondas e rugosas. As sequências de “T” formam estrelas. As sequências de “C” geram discos planos. E, finalmente, as sequências de “G” formam hexágonos. Atualmente, nanopartículas de ouro são largamente utilizadas em medicina. (O DNA..., 2012).

A partir da análise das propriedades físicas das nanoestruturas metálicas, de formas geométricas diferenciadas pelo código contido nas moléculas de DNA, é correto afirma:

O etanol é uma solução tipicamente brasileira que está ganhando o mundo. Além de seu uso em diversos setores industriais, o etanol é um combustível de alto desempenho para aplicação em motores de combustão interna. A produção industrial de etanol baseia-se quase que exclusivamente na fermentação. A fermentação alcóolica é um processo biológico de conversão de monossacarídeos em energia celular, etanol e gás carbônico. A grande maioria dos micro-organismos é capaz de metabolizar apenas monossacarídeos, como a glicose e a frutose. Diversas estratégias foram desenvolvidas pelos organismos para o aproveitamento dessa fonte de energia, incluindo a produção direta de enzimas glicolíticas por fungos e bactérias, ou a combinação de ácidos e ação mecânica. A quebra das ligações glicosídicas é feita por uma reação de hidrólise e no caso específico dareação representada pela equação química(C₆H₁₀O₅)_n(s) + nH₂O(l)→ nC₆ H₁₂O₆(aq), chamada de celulólise, e para que ocorra de maneira eficiente, deve ser catalisada pela ação de algum coadjuvante externo, normalmente uma solução aquosa de ácido ou um coquetel enzimático. As frações mais recalcitrantes desse processo são hidrolisadas em um segundo estágio mais severo, tipicamente a 215^oC sob ação do ácido sulfúrico a 0,4% durante cerca de três minutos, o que gera, principalmente, hexoses. Já a hidrólise na presença de solução aquosa de ácido menos diluida, produz uma alta concentração de monossacarídeos, cerca de 90%, e é altamente adaptável a diferentes fontes de biomassa, além de gerar poucos subprodutos inibidores da fermentação. (SELEGHIM; POLIKARPOV, 2012, p. 40-45)

A figura representa o Ciclo de Otto, um ciclo termodinâmico que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha.

 

Considerando-se os gases resultantes da combustão como gases ideais e as etapas de transformação apresentadas no diagrama pressão-volume, é correto afirmar:

Seja um resistor de resistência elétrica R representado por 

Uma associação de quatro resistores idênticos a este e que fornece uma resistência equivalente igual a R está corretamente representada por

Duas cargas elétricas puntiformes, Q e q, sendo Q positiva e q negativa, são mantidas a uma certa distância uma da outra, conforme mostra a figura.

A força elétrica F, que a carga negativa q sofre, e o campo elétrico E, presente no ponto onde ela é fixada, estão corretamente representados por

Uma onda transversal se propaga ao longo de uma corda esticada. O gráfico representa o deslocamento transversal y da corda em função da posição x, ambos em centímetros, num determinado instante.

Sabendo que a velocidade de propagação da onda é 2 m/s, é correto afirmar que a amplitude da onda, em centímetros, e sua frequência, em hertz, são, respectivamente,