caderno 12 questões

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
CADERNO 12
PROF.: Célio Normando
CA 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como
construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no
desenvolvimento econômico e social da humanidade.
H1 - Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou
oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
1. Como funcionam os óculos 3D? A tecnologia 3D digital utiliza imagens para enganar sua
visão. Porém, em vez de usar cores para filtrar as imagens em cada olho, a maioria dos sistemas
utiliza a polarização. Lentes polarizadas filtram apenas ondas de luz que são alinhadas na mesma
direção. Em um par de óculos 3D, cada lente é polarizada de forma diferente. Em alguns óculos,
existe uma diferença de 90 graus na polarização. Nos filmes que utilizam essa tecnologia, em vez
de um amontoado de imagens vermelhas e verdes, as imagens ficam um pouco embaçadas,
quando vistas sem os óculos. Um filme em 3D digital usa um ou dois projetores digitais para
reproduzir a imagem na tela. Estruturas com dois projetores utilizam um deles para reproduzir a
imagem para o olho esquerdo e o outro, para o olho direito. A luz que forma cada imagem é
polarizada a fim de igualar as lentes correspondentes.
Os óculos polarizados permitem que apenas uma das imagens entre em cada olho, porque cada lente tem uma polarização diferente.
A maioria dos sistemas de um único projetor utiliza um dispositivo de polarização posicionado
acima da lente do projetor. Esse dispositivo é uma placa polarizada que permite a passagem de luz
para apenas uma das duas imagens de cada vez. Em sistemas de um único projetor, cada olho
enxerga sua imagem para cada quadro do filme, de duas a três vezes, em uma sucessão
extremamente rápida. Seu cérebro interpreta isso como uma imagem tridimensional contínua.
Disponível em: <http://lazer.hsw.uol.com.br/digital-3d.htm>.
Pelo texto anterior, podemos observar que, considerada como uma onda eletromagnética, a luz
visível pode ser decomposta em duas componentes perpendiculares entre si. Nos óculos 3D,
ilustrados nas figuras anteriores, as lentes polaroides se caracterizam por bloquear uma dessas
componentes e transmitir a outra. Um estudante observou a passagem de luz através das lentes
polaroides idênticas (ou seja, com eixos de polarização dispostos na mesma direção) de dois óculos
superpostos,em duas posições diferentes. A opção que representa corretamente duas dessas
observações é:
a)
b)
c)
d)
e) Nenhuma das figuras anteriores é condizente com o funcionamento de uma lente polaroide.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
2.
Terras à vista
Vasculhar o universo atrás de planetas com as mesmas características da Terra é um desafio
estatístico e também tecnológico. Mas os cientistas garantem: ainda acharemos um mundo
parecido com o nosso.
Por Marco Túlio Pires .
Faz apenas 19 anos que os cientistas descobriram os primeiros planetas fora do Sistema Solar – ou
exoplanetas. Hoje são 685 confirmados e outros 2.000 candidatos. Mas quase nenhum pode
abrigar alguma forma de vida, obsessão maior dos caçadores de novos mundos. Uma rara exceção
é o planeta HD 85512 b, a 36 anos-luz de distância, um dos 50 achados mais recentes do
Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês). Mas por que é tão difícil encontrar um
exoplaneta como a Terra? Como os astrônomos descobrem mundos fora do Sistema Solar?
Técnicas – De acordo com físico Claudio Melo, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
(UFRN) e astrônomo do ESO, existem dois métodos de maior sucesso para caçar exoplanetas. Um
deles se chama técnica de trânsito e é usada pelo Observatório Espacial Kepler, da NASA, a
agência espacial americana. A outra, batizada de velocidade radial, está presente em um
instrumento do ESO responsável pela confirmação dos 50 exoplanetas mais recentes, chamado
HARPS. O método da velocidade radial é um pouco mais complicado que a técnica de trânsito,
apesar de ter o mesmo princípio: medir uma variação periódica no comportamento dos astros. Esta
técnica identifica se o movimento de uma estrela está sendo influenciado pela gravidade de um
eventual planeta em sua órbita. Quanto maior a influência, maior a massa do planeta. Para medir
esta influência, os telescópios do ESO verificam se a estrela está “bamboleando” em
função da presença de planetas. Se estiver, as ondas de luz emitidas vão se achatar ou se espaçar
conforme a estrela se aproxime ou se afaste da Terra.
Disponível em: <http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/terras-a-vista> (adaptado). Acesso em: 25 abr. 2012.
Como pudemos observar no artigo anterior, a Física e seus fenômenos são muito importantes nos
mais diversos métodos de observações astronômicas. De acordo com o texto, uma das técnicas
utilizadas para a busca de exoplanetas é a chamada técnica da velocidade radial. Em que
fenômeno ondulatório se fundamenta essa técnica?
a) Difração da luz.
b) Refração da luz.
c) Polarização luminosa.
d) Interferência luminosa.
e) Efeito Doppler da luz.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
Onda de destruição
3.
O que são tsunamis ou “marés da morte”? Grandes marés de terremoto: este é o significado da
palavra tsunamis em japonês. “São ondas enormes, com mais de 30 metros de altura, causadas
por perturbações nas profundezas do mar, como abalos sísmicos (maremotos), erupções vulcânicas
ou até mesmo deslizamentos no fundo oceânico”, afirma o físico Edmo José Dias Campos,do
Instituto Oceanográfico da USP. Os tremores provocados por fenômenos geológicos como esses
fazem com que uma série de ondulações se propague por grandes distâncias na superfície do oceano. Essas ondas são inicialmente bastante longas e baixas, não mais que 0,3 a 0,6 metro. A
tripulação de um barco que passar sobre elas é capaz de nem percebê-las – e sua energia pode
diminuir até desaparecer, ao percorrerem milhares de quilômetros.
O problema ocorre quando elas se aproximam da costa, onde a profundidade
diminui e surge atrito com o fundo do oceano. O resultado é que passam a
ser comprimidas por um espaço cada vez menor, o que as obriga a subir.
Aí então, as tsunamis formam uma coluna, sugando o mar da costa a ponto
de deixar parte do chão do oceano descoberto. Esse é o último aviso.
Minutos depois, elas aparecem. Para se ter uma ideia, uma das piores marés
do gênero, ocorrida em 1703, na ilha japonesa de Awa, matou mais de
100.000 pessoas.
Um declive menos acentuado na beira-mar faz as ondas perderem força, atenuando a tsunami.
Uma maior profundidade na encosta joga as ondas para cima, amplificando a sua potência.
Sabendo que a velocidade de uma onda na água é proporcional à raiz
quadrada da profundidade no local por onde ela está passando, julgue os
itens a seguir e assinale o verdadeiro.
a) O texto afirma que “essas ondas são inicialmente bastante longas e baixas”. O termo longas diz
respeito à frequência que, nas regiões de maior profundidade do oceano, se apresenta maior, já
que nelas a velocidade de propagação também é maior.
b) Analisando do ponto de vista energético, podemos dizer que o aumento da amplitude das ondas
é decorrente das transformações de energia cinética em potencial elétrica.
c) À medida que a onda se aproxima da costa, onde a profundidade diminui, ocorre, em parte,
conversão de energia cinética em potencial gravitacional, com consequente aumento da amplitude
das ondas.
d) De acordo com as imagens, notamos que as diferenças nas encostas do litoral podem suavizar
ou aumentar o impacto, pois ocorre alteração na maneira de a onda interagir, por meio de atritos,
por exemplo, com o fundo do oceano, porém isso não afeta diretamente o processo de conversão
de energia cinética em potencial gravitacional.
e) Esse tipo de onda não apresenta vínculo algum com o princípio da conservação da energia, pois
é a ação dos ventos, dos terremotos e das erupções vulcânicas submarinas que faz com que a
amplitude dessas ondas aumente.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
4. Texto 1
O eco
Os obstáculos que refletem o som podem apresentar superfícies muito ásperas. Assim, o som pode
ser redirecionado por um muro, uma montanha etc. O som que retorna chama-se eco, quando se
distingue do som direto. Para uma pessoa ouvir o eco de um som por ela produzido, deve ficar
situada a, no mínimo, 17 m do obstáculo, pois o ouvido humano só pode distinguir dois sons com
intervalo de 0,1s. O som, que tem velocidade de 340 m/s, percorre 34 m nesse tempo.
Disponível em: <http://fisicaacustica.no.comunidades.net/>.
Texto 2
Sonar (do inglês Sound Navigation and Ranging, ou “Navegação e Determinação da Distância pelo
Som”) é um instrumento auxiliar da navegação marítima. Esse sistema inicialmente era empregado
na localização de submarinos (em guerras), mas hoje em dia é também usado no estudo e
pesquisa dos oceanos (determinação de profundidades ou de depressões) e na pesca, para a
localização de cardumes.
Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Sonar>.
Nos dois textos anteriores, temos a manifestação de um dos fenômenos ondulatórios a seguir, que
é a:
a) refração.
b) difração.
c) polarização.
d) ressonância.
e) reflexão.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
O forno de micro-ondas
5.
Qual é a “magia” que está por trás do seu funcionamento?
Um forno de micro-ondas usa micro-ondas para aquecer o alimento. As micro-ondas são ondas
de rádio. No caso do forno de micro-ondas, as ondas de rádio mais comumente usadas têm
uma frequência de 2.500 megahertz (2,5 gigahertz). As ondas de rádio nessa frequência têm
uma propriedade interessante: elas são absorvidas pela água, gorduras e açúcares. Quando
absorvidas, elas se convertem diretamente em movimento atômico. As micro-ondas nessa
frequência têm outra propriedade interessante: elas não são absorvidas pela maioria dos plásticos, vidros ou cerâmicas. O metal reflete as micro-ondas e, por isso, as panelas de metal não
podem ir ao forno de micro-ondas.
Por Marshall Brain, traduzido por HowStuffWorks Brasil.
Disponível em: <http://casa.hsw.uol.com.br/culinaria-de-microondas1.htm>. Acesso em: 30 maio 2012.
No texto anterior, há diversas passagens que mencionam a possível interação das micro-ondas
com a matéria. Para que isso possa ocorrer, é imprescindível que a frequência seja apropriada,
senão essas ondas não serão absorvidas. Em que fenômeno ondulatório se baseia essa absorção de
micro-ondas pela matéria e que outra aplicação cotidiana podemos mencionar para esse
fenômeno?
a) Interferência – colorido das bolhas de sabão.
b) Reflexão – espelhos em geral.
c) Refração – lentes em geral.
d) Ressonância – sintonia de aparelhos AM e FM.
e) Efeito Doppler – funcionamento dos radares móveis em estradas.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Ondulatória, Ondas e Oscilações
6. Em desenhos e em filmes de ficção e fantasia, já vimos várias vezes pessoas utilizarem uma
capa ou manto para se manterem invisíveis. A grande dificuldade de conceber esta capa é que até
então não se conseguia projetar as imagens no tecido de forma que parecesse algo normal a olho
nu, e é então que entra o material altamente reflexivo. Utilizam-se várias microcâmeras, que
filmam o que está atrás, além do computador, o projetor e o combinador. O material retrorrefletivo
é coberto por milhares e milhares de bolinhas. Quando a luz bate em uma delas, os raios de luz
rebatem e voltam exatamente para a mesma direção de onde vieram. Na retrorreflexão, as
bolinhas de vidro agem como prismas, dobrando os raios de luz por meio de um processo
conhecido como refração. Isso faz com que os raios de luz refletidos viajem de volta pelo mesmo
caminho que os raios de luz incidentes. O resultado: um observador posicionado na origem da luz
recebe mais luz refletida e, portanto, vê um reflexo mais brilhante.
Sistema de capa de invisibilidade
Disponível em: <http://ciencia.hsw.uol.com.br/capa-da-invisibilidade.htm>.
De acordo com o texto, podemos concluir que um raio de luz, ao incidir em uma dessas milhares
de bolinhas, fará o trajeto descrito em:
CA 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como
construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no
desenvolvimento econômico e social da humanidade.
H3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso
comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas
OBJETO DO CONHECIMENTO: Conservação da Quantidade de Movimento – Energia
Cinética
7. Considere um narrador que, ao descrever o perigo de uma cobrança de falta em um dia
chuvoso, diz: “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar
um frango aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, ela acelera, ganha velocidade e com
a força que ele bate... vai ser difícil o goleiro pegar essa”.
Há uma ponta de verdade na fala do locutor, pois, para o telespectador sentado no sofá de sua
casa, a bola parece mesmo acelerar depois da batida no gramado. Tal impressão é plenamente
justificada pelo princípio da conservação da quantidade de movimento.
A quantidade de movimento da bola, que é grandeza vetorial, deve ser a mesma antes e depois do
choque com o gramado, implicando na conservação do módulo do vetor velocidade. Mas se o
módulo do vetor velocidade se conserva, o mesmo não ocorre com a direção.
Podemos perceber pela ilustração que os módulos das componentes horizontal e vertical da
velocidade da bola alteram-se após o choque. Mas, se o módulo da velocidade se mantém, é
preciso que a diminuição no módulo da componente vertical seja compensada, embora não
igualmente, por um aumento no módulo da componente horizontal. O telespectador deseja ver a
bola chegar ao gol do time adversário. E, quanto mais rápido, melhor. De fato, após bater no
gramado, a bola chega mais rápido, uma vez que a componente horizontal de sua velocidade
aumenta.
Disponível em: <http://lancamentos.moderna.com.br/ensino-medio/fisica/blog/ ciencia-e-senso-comum-uma-relacao-dificil/>
(adaptado). Acesso em: 02 jun. 2012.
De acordo com o texto, podemos concluir que uma narração mais próxima da realidade descrita
seria:
a) “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar um frango
aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, as forças trocadas com o solo dão um impulso
extra e com a força que ele bate... vai ser difícil o goleiro pegar essa”.
b) “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar um frango
aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, a força de atrito e a velocidade aumentam e
com a força que ele bate ...vai ser difícil o goleiro pegar essa ”.
c) “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar um frango
aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, ela ganha energia cinética horizontal e com a
força que ele bate... vai ser difícil o goleiro pegar essa”.
d) “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar um frango
aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, ela ganha quantidade de movimento vertical e
com a força que ele bate... vai ser difícil o goleiro pegar essa”.
e) “Ele se prepara para a cobrança... está chovendo muito e o perigo do goleirão tomar um frango
aumenta. Se a bola quicar antes de chegar ao gol, ela ganha o trabalho da força peso e com a
força que ele bate... vai ser difícil o goleiro pegar essa”.
CA 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em
diferentes contextos.
H5 - Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia Elétrica
8. Observe a conta de energia elétrica de uma casa com 4 moradores. Ela traz dados a respeito do
consumo mensal, da taxa de iluminação pública bem como da tarifa cobrada por kWh.
Considerando que cada morador usa o mesmo chuveiro elétrico, que possui resistência de 11 Ω,
por 15 minutos diários e que a voltagem da casa é de 220 V, determine, para um período de 30
dias, o valor aproximado do custo, em reais, com o uso exclusivo do chuveiro elétrico.
a) 25
b) 46
c) 59
d) 77
e) 90
OBJETO DO CONHECIMENTO: Capacitores
9.
A ciência a serviço da vida
O uso dos desfibriladores na medicina
Durante uma fibrilação ventricular, um tipo bastante comum de ataque cardíaco, as câmaras do
coração falham em sua tarefa de bombear o sangue, pois suas fibras musculares contraem-se e
relaxam de forma desordenada. Para salvar uma vítima de fibrilação ventricular, o músculo do
coração deve ser estimulado de modo que o ritmo das contrações seja restabelecido. Para tanto,
uma corrente elétrica controlada, com cerca de 20 ampères, deve atravessar a caixa torácica do
paciente para transferir algo em torno de 200 joules de energia elétrica em um intervalo de tempo
de aproximadamente 0,002 segundo. Isso requer uma potência elétrica de cerca de 100
quilowatts. Tal potência pode ser facilmente obtida em um hospital, mas como produzi-la na casa
do paciente ou mesmo no meio da rua? Essa potência pode ser fornecia por um desfibrilador, um
equipamento de uso médico empregado para reverter um quadro de fibrilação ventricular em uma
vítima de ataque cardíaco.
Adaptado de: PENTEADO, Paulo C. M. Física: conceitos e aplicações. Editora Moderna. 1a ed. 1998.
Esse equipamento tem a capacidade de armazenar energia elétrica e, em sua versão portátil,
apresenta uma bateria que carrega certo dispositivo elétrico, a uma alta diferença de potencial,
obrigando-o a armazenar uma grande quantidade de energia elétrica em menos de um minuto.
Placas metálicas são então colocadas em contato com o peito da vítima. Quando uma chave
controladora é acionada, o dispositivo elétrico citado envia uma parcela da energia armazenada de
uma placa para outra por meio do tórax da vítima do ataque cardíaco.
O dispositivo elétrico citado no texto se constitui na base para a construção e funcionamento de um
desfibrilador e tem como função principal o armazenamento de carga elétrica. O elemento
correspondente ao exposto no texto e uma outra possível aplicação cotidiana são,
respectivamente:
a) resistor – ferro de passar roupa.
b) receptor – ventilador.
c) capacitor – flash de câmera fotográfica.
d) gerador – pilha elétrica.
e) fusível – caixa de força residencial.
OBJETO DO CONHECIMENTO: Leis de Ohm
10. As instalações elétricas devem ser projetadas de acordo com as necessidades do usuário. Por
exemplo, para uma residência, os requisitos para circuitos de iluminação e distribuição de tomadas
são diferentes dos adotados para um estabelecimento industrial.
Existem normas técnicas que estabelecem esses critérios e elas devem ser seguidas. Ao contrário
do que muita gente pensa, o projeto de uma instalação elétrica não pode ser confiado a um leigo
que “passou os olhos” em uma norma técnica; apenas um profissional legalmente habilitado possui
o conhecimento necessário para interpretar e identificar as melhores alternativas para projetar
uma instalação segura e preparada para as necessidades atuais do usuário e para futuras
expansões porventura desejadas.
Há pessoas que, equivocadamente, acham que a instalação elétrica “resume-se a dois fios”, e que
um “eletricista de confiança” pode executar novas instalações e ampliações, uma vez que ele
“possui vários anos de prática”. Infelizmente, tal avaliação é errônea e responsável por
irregularidades legais e técnicas antes mesmo da execução da instalação elétrica, pois um
eletricista capacitado apenas pode realizar a execução de uma instalação supervisionado por um
profissional legalmente habilitado, e obedecendo ao projeto elaborado.
Disponível em: <http://www.programacasasegura.org/br/wp-content/ uploads/2011/07/A03.pdf>.
Ao fazer o projeto elétrico de uma residência, um engenheiro eletricista deve levar em conta vários
fatores, de modo a garantir principalmente a segurança dos futuros usuários. A segunda lei de ohm
dá uma boa noção, pelo menos para uma pessoa com conhecimentos de ensino médio, das
variáveis envolvidas nesse dimensionamento. Como sabemos, em uma residência a tensão (a
d.d.p.) é constante. Dessa forma, a potência dissipada no fio será inversamente proporcional ao
valor da resistência do mesmo.
Para um trecho da fiação, com determinado comprimento, que irá alimentar um conjunto de
lâmpadas, podemos afirmar que:
a) quanto menor for a área da secção do fio condutor, menor será a sua resistência elétrica.
b) quanto menor for a área da secção do fio condutor, maior será a sua resistividade.
c) quanto menor for a área da secção do fio condutor, menor será a perda de energia em forma de
calor.
d) quanto maior for a área da secção do fio condutor, maior será a sua resistência.
e) quanto menor for a área da secção do fio condutor, maior será a perda de energia em forma de
calor.
GABARITO
1. D
2. E
3. C
4. E
5. D
6. C
7. C
8. D
9. C
10. C