FUVEST 2021

Questão 60252

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)

Um plano de inclinação θ situa-se sobre uma mesa horizontal de altura 4h, conforme indicado na figura. Um carrinho de massa m parte do repouso no ponto A, localizado a uma altura h em relação à superfície da mesa, até atingir o ponto B na parte inferior do plano para então executar um movimento apenas sob a ação da gravidade até atingir o solo a uma distância horizontal D da base da mesa, conforme mostra a figura. Ao utilizarmos rampas com diferentes inclinações θ (com o carrinho sempre partindo de uma mesma altura h), obtemos diferentes alcances horizontais D.

a) Calcule o intervalo de tempo decorrido entre a partida do carrinho, situado inicialmente no topo do plano inclinado, até atingir o solo, considerando o valor para a inclinação θ = 90º. 

b) Usando a conservação da energia mecânica e supondo agora uma inclinação θ qualquer, obtenha o módulo do vetor velocidade |𝑣⃑| com que o carrinho deixa a superfície do plano inclinado.

c) Encontre o valor do alcance D supondo que a inclinação do plano seja de θ = 45º.

Note e adote: Considere conhecido o módulo 𝑔 da aceleração da gravidade. Despreze o efeito de forças dissipativas.

Questão 60253

(FUVEST - 2021) 

Recentemente, um estudo científico associou a detecção de fosfina (PH₃) na atmosfera em Vênus com uma possível existência de vida no planeta. Na Terra, a fosfina pode ser encontrada naturalmente em ambientes onde ocorre a degradação de matéria orgânica, como pântanos. Por ser mais densa que o ar, grande quantidade de fosfina se acumula sobre as superfícies de corpos d’água e áreas baixas, muitas vezes reagindo espontaneamente com oxigênio, formando ácido fosfórico (H₃PO₄). 

a) Utilizando os menores coeficientes estequiométricos inteiros possíveis, escreva a equação balanceada para o processo de combustão descrito para a fosfina.

b) Os ambientes onde se encontram altas quantidades de fosfina são compatíveis com a vida de seres aeróbios ou anaeróbios? Justifique sua resposta com base na reatividade da fosfina.

c) Em ambientes como os pântanos, além da fosfina, também é produzido metano (CH₄). Com base na energia de ativação e na energia liberada na combustão de cada espécie, explique por que a combustão da fosfina é a primeira a ocorrer na natureza e por que ela é capaz de iniciar a combustão do metano.

Note e adote:

Energia de ativação da combustão: fosfina = 13 kJ/mol e metano = 105 kJ/mol.

ΔH de combustão: fosfina = -1154 kJ/mol e metano = -885 kJ/mol.

Questão 60254

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)

Um modelo simplificado de uma panela de pressão consiste em um recipiente cilíndrico provido de uma tampa com borda emborrachada que previne a saída de vapor. No centro da tampa, sobre um orifício de área 𝐴, repousa uma válvula de massa 𝑚 que pode se deslocar verticalmente, sem atrito, e que impede que a pressão 𝑃 interna à panela ultrapasse um valor limite. A pressão atmosférica e a aceleração da gravidade no local de operação da panela são, respectivamente, 𝑃₀ e 𝑔.

a) Liste todas as forças que atuam verticalmente sobre a válvula num instante em que ela está em perfeito contato com a tampa da panela.

b) Deseja-se que a panela atinja uma pressão interna de operação não inferior a 2𝑃₀. Por outro lado, os materiais de que é feita a panela são capazes de suportar uma pressão interna máxima igual a 3, 5𝑃₀, além da qual a panela explode. Qual deve ser a faixa de valores da massa 𝑚 da válvula para que a panela funcione segundo as especificações?

c) Suponha que a panela, vedada, esteja sobre a chama do fogão e que seu interior esteja completamente ocupado por uma mistura de ar com vapor de água, totalizando 𝑁 mols de gás que pode ser considerado ideal. Nesse momento, a pressão interna é 𝑃₁, e a energia cinética média das moléculas no gás é 𝐸₁. Ao longo de mais algum tempo, com a panela ainda perfeitamente vedada, a chama do fogão transfere energia para o gás e eleva a energia cinética média das moléculas para um valor 𝐸₂, que é 10% maior do que 𝐸₁. Determine a razão entre o valor 𝑃₂ da pressão interna nesse instante final e seu valor inicial 𝑃₁.

Note e adote: Considere que a área de contato entre a válvula e os seus pontos de apoio na panela é desprezível frente à área A.

Questão 60255

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE) 

Observação: Cada setor censitário possui de 250 a 350 domicílios.
Censo IBGE 2010 e Google Earth 2020. Adaptado.

A imagem e os mapas mostram diferenças na ocupação do espaço urbano em uma área da cidade de São Paulo, cujos limites estão destacados em laranja.

a) Baseado nos pontos cardeais, onde ocorre a maior concentração de domicílios na área destacada?

b) Explique por que no mapa prismático há uma grande área rebaixada (em vermelho), enquanto uma pequena área ao sul caracteriza-se como uma forma elevada (em azul).

c) Cite dois problemas de infraestrutura urbana presentes nas áreas representadas em vermelho.

Questão 60256

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)

Painéis solares fotovoltaicos têm sido cada vez mais usados em instalações elétricas domésticas e industriais. Considere um painel solar conectado a um resistor variável de resistência R_v. Ajustando-se o valor de R_v, são medidas a corrente e a ddp entre os terminais do resistor e é obtida a curva mostrada na figura 1. Com base nos dados do gráfico:

a) Calcule a resistência Rv quando a ddp é de 6 V.

b) Em quais dos pontos marcados (1, 2 ou 3) a potência fornecida ao resistor é maior? Justifique sua resposta.

Um parâmetro importante para o funcionamento de painéis solares é a irradiância da luz solar (medida em W/m² ), que corresponde ao fluxo de energia por unidade de área perpendicular à direção do fluxo. A irradiância depende de vários fatores, tais como as condições atmosféricas e a latitude do local. Em um dado local e horário, a direção da luz solar (linhas vermelhas na figura 2) faz um ângulo de 30º com a direção perpendicular ao solo. A figura 2 mostra duas situações para um painel solar nessa localidade: (I) o painel está inclinado em 30º em relação ao solo e (II) o painel está paralelo ao solo.

c) Considerando que a irradiância é a mesma nas duas situações e que, na situação (I), a energia por unidade de tempo coletada no painel solar é P₁, calcule P₂, que é a energia por unidade de tempo coletada na situação (II).

Note e adote:

Questão 60257

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE) 

Para diversos cientistas da atualidade, as modificações provocadas no planeta pelas atividades humanas nos últimos séculos são irreversíveis e justificariam a criação de um novo tempo geológico, denominado Antropoceno. Neste, haveria mudanças significativas na superfície, na atmosfera, na quantidade e na distribuição dos seres vivos no globo. No entanto, ao longo da história geológica da Terra, em especial no Fanerozoico, já ocorreram grandes reduções do número de espécies em episódios chamados de extinções em massa. Um desses episódios, por exemplo, ocorreu no final da Era Mesozoica, há 65 milhões de anos, e fez desaparecer os dinossauros.

As maiores extinções da História da Terra

Luiz Eduardo Anelli. O Guia Completo dos Dinossauros do Brasil. 2010. Adaptado

a) Na figura da Folha de Respostas, indique por meio de um círculo o pico de extinção dos dinossauros.

b) Cite duas condições naturais adversas à vida que poderiam levar a extinções em massa no planeta conforme demonstrado no gráfico.

c) Explique uma evidência na superfície terrestre e uma na atmosfera que colabora para a proposição do Antropoceno como um novo tempo geológico.

Questão 60258

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE) 

Agosto de 2020 mostrou-se favorável à geração de energia eólica no Brasil. Em uma mesma semana, o Operador Nacional do Sistema Elétrico registrou três recordes de geração média de energia e, no dia 6 de agosto, os sistemas chegaram a produzir 9.049 MWmed. Este montante é suficiente para abastecer 94,4% da demanda elétrica de todos os estados da região Nordeste.

Disponível em http://www.ons.org.br/Paginas/Noticias/. Adaptado.

Sobre a produção de energia eólica, responda:

a) Cite qual é o elemento do clima que dá origem à energia eólica.

b) Explique um aspecto ambiental positivo e um negativo associado à produção de energia eólica.

c) Explique um impacto social positivo e um negativo associado à produção de energia eólica.

Questão 60259

(FUVEST - 2021)

Após os desastres nucleares em Hiroshima, Fukushima e Chernobyl, girassóis foram plantados ao longo da região afetada para que estes absorvessem elementos tóxicos do solo, incluindo isótopos radioativos. Essa técnica é chamada de fitorremediação. Os resultados de um estudo realizado para avaliar a capacidade do girassol de absorver urânio do solo são mostrados na figura a seguir, que apresenta a massa total de urânio absorvida do solo por quilograma de girassol (raízes e brotos), em função do tempo desde o plantio. A concentração inicial de U no solo era de 240 mg/kg, dos quais 1% correspondia ao ²³⁴U.

a) Com base na figura, em qual semana após o plantio os girassóis (raízes e brotos) deveriam ser colhidos para que a maior massa de urânio fosse retirada do ambiente de uma única vez?

b) É correto afirmar que os isótopos radioativos de urânio do solo contaminado, quando absorvidos pelos girassóis, deixam de ser radioativos, de forma que os girassóis possam ser comercializados com segurança? Justifique com base no tempo de meia-vida.

c) Se a colheita for realizada na segunda semana após o plantio, quantos quilogramas de girassol (raízes e brotos) precisarão ser retirados de cada tonelada de solo para que a concentração do ²³⁴U no solo seja reduzida para 0,6 mg/kg?

Note e adote:

Considere que não ocorreu separação isotópica na absorção do urânio pelas raízes e brotos, ou seja, o percentual de ²³⁴U nesse material também é de 1%.

Meia vida do ²³⁴U = 240.000 anos

Questão 60260

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)

Uma pessoa de altura ℎ posiciona-se de pé em um quarto vazio, no qual três das quatro paredes são escuras, enquanto a parede restante é um espelho quase perfeito. O quarto é iluminado por uma única lâmpada, aproximadamente esférica e situada a uma altura 2ℎ. A figura 1 mostra uma vista superior, e a figura 2, uma vista lateral do quarto. Na figura 2, “O” indica a posição da pessoa e “E”, a posição do espelho. As dimensões da lâmpada são muito menores que os demais comprimentos relevantes. Nessas condições, são formadas duas sombras da pessoa no piso do quarto. Na folha de resposta, há diagramas nos quais o círculo representa a pessoa e os tons mais claros/escuros indicam uma sombra menos/mais intensa.

a) Dentre os diagramas da folha de respostas, indique aquele que melhor corresponde ao padrão de sombras que, na situação descrita, seria observado na sala.

b) Determine os comprimentos das sombras e  considerando os dados fornecidos. A intensidade da radiação luminosa é definida como a energia luminosa transportada por unidade de área por unidade de tempo. Para fontes luminosas esféricas pontuais, a intensidade luminosa em um certo ponto deve diminuir com o inverso do quadrado da distância do ponto à fonte luminosa.

c) Desprezando as dimensões da cabeça da pessoa em relação aos demais comprimentos relevantes, tomando ℎ = 𝐷 e supondo que não haja reflexão relevante da luz em qualquer outra superfície que não a parede espelhada, determine a razão numérica entre a intensidade luminosa no ponto F e aquela no ponto T, localizados na cabeça da pessoa e indicados na figura 2.

DIAGRAMA FOLHA DE RESPOSTA

Questão 60261

(FUVEST - 2021 - 2ª FASE) 

Leia o texto e observe o mapa.

Nos estados de Rondônia, Mato Grosso, Tocantins, Pará e Maranhão, algumas áreas classificadas como Cerrado são, na verdade, partes da Floresta Amazônica. Em outras, ocorre o inverso. Há, ainda, blocos de mata que são uma combinação dos dois tipos de vegetação. Utilizando imagens de satélite atuais, pesquisadores examinaram uma área de 613 mil km2 e reconheceram que a diversidade de formas de vegetação na região dificulta diferenciar Amazônia de Cerrado. Mostraram também que o limite é mais sinuoso e complexo do que os definidos anteriormente entre 1970 e 1985. Como resultado, identificaram-se 151 áreas de Cerrado em áreas anteriormente classificadas como Amazônia e 152.182 km2 de áreas de transição, principalmente no Cerrado. Essas áreas de transição, com os dois tipos de vegetação, podem se estender por até 250 quilômetros de um lado ou de outro da linha atual.

Disponível em https://revistapesquisa.fapesp.br/. Adaptado.

Acerca do texto e do mapa, responda:

a) Qual o conceito biogeográfico que caracteriza as áreas de transição entre dois biomas?

b) Explique como essa transição complexa pode ter impactado as áreas a serem preservadas na floresta Amazônica. Dê um exemplo.

c) Os limites entre os biomas brasileiros, vistos a partir dos mapas produzidos entre 1970 e 1985, apresentam diferenças quando comparados com a cartografia dos limites atuais. Descreva a tecnologia utilizada em cada um dos momentos para a produção cartográfica.