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Resolução UTI – Biologia 1 - Apêndice Questão 1 a) a1 – cana-de-açúcar a2 – larva da mariposa e fungo a3 – larva da vespa b) Os fungos da espécie Colleotrichum falcatum que, ao alimentarem-se da sacarose armazenada na cana-de-açúcar, prejudicam o vegetal, assim constituindo uma interação de parasitismo. Questão 2 Uma das relações interespecíficas citadas no texto é o mutualismo que existe entre as abelhas e as madressilvas. As abelhas polinizam as flores de madressilvas, enquanto que essas fornecem pólen e néctar que servirão de alimento às abelhas. Podemos citar também o predatismo que ocorre entre gatos e ratos. A cadeia alimentar implícita no diálogo pode ser esquematizada da seguinte forma: madressilvas abelhas ratos gatos, onde as madressilvas são os produtores (1º nível trófico), as abelhas são os consumidores primários (2º nível trófico), os ratos são os consumidores secundários (3º nível trófico) e os gatos são os consumidores terciários (4º nível trófico). Questão 3 As bactérias do gênero Rhizobium fixam o nitrogênio atmosférico na forma de nitratos, permitindo sua utilização pelas plantas. Os fungos ampliam a capacidade de captação de água e sais minerais pelas raízes das plantas Questão 4 a) A linha II representa a população de plantas e a linha III representa a população de herbívoros. b) A redução na predação ou no número de predadores provocou um aumento na população de herbívoros no tempo 2. c) O aumento no número de herbívoros ou na herbivoria provocou uma diminuição na população de plantas no tempo 3. d) A diminuição no número de plantas, ou de recursos alimentares provocou uma diminuição na população de herbívoros no tempo 4. Questão 5 a) O exemplo da “guerra microscópica” citado acima faz referência à Teoria Lamarkista, uma vez que os microrganismos, em resposta a uma mudança do ambiente (presença de antibióticos) se transformariam (desenvolvem resistência) para poderem se adaptar às novas condições. Essas adaptações, posteriormente seriam transferidas aos descendentes através da reprodução. b) Segundo os princípios neodarwinistas, os antibióticos apenas promoveriam uma seleção de linhagens bacterianas resistentes ao antibiótico. Em meio à população bacteriana, algumas bactérias já possuíam a capacidade de resistir aos antibióticos, por possuírem certos genes em seu patrimônio genético, enquanto outras não. Na presença dos antibióticos, as formas sensíveis morreriam, mas as formas resistentes sobreviveriam e se reproduziriam, dando origem a descendentes igualmente resistentes. Questão 6 a) A figura representa uma teia alimentar terrestre. O organismo X é decompositor, porque atua em todos os níveis tróficos da teia alimentar, exceto como produtores. b) O desaparecimento das aves causa o desequilíbrio ecológico da teia alimentar. O desaparecimento das plantas causa a extinção da teia alimentar. Questão 7 a) O gráfico representa uma pirâmide trófica que ilustra a relação entre a quantidade de energia ou biomassa para cada nível trófico. b) Cada um dos compartimentos representa um nível trófico. Como uma proporção da biomassa em cada nível trófico não é consumida e uma proporção da energia é perdida na transferência entre níveis tróficos, o tamanho dos retângulos decresce da base para o topo, seja em pirâmides de energia ou de biomassa. c) Nos ecossistemas aquáticos, no entanto, a pirâmide trófica pode ser invertida quando se trata da biomassa contida em cada um dos compartimentos. Nesses ecossistemas, onde a taxa de consumo é alta, e os tempos de vida dos produtores primários são baixos, em qualquer momento que se meça a biomassa dos dois primeiros níveis tróficos, essa será maior para os heterótrofos do que para os autótrofos fazendo com que a pirâmide seja invertida quando comparada àquela de ecossistemas terrestres. Questão 8 Dentro de uma população, as diferenças genéticas entre os indivíduos fornecem o novo material no qual a seleção natural e outros mecanismos podem atuar. Sem essas diferenças, as frequências alélicas não podem mudar ao longo do tempo, e assim a população não pode evoluir. Questão 9 a) Espécies diferentes apresentam semelhanças anatômicas, fisiológicas e bioquímicas porque compartilham o mesmo ancestral. b) Todos os seres vivos apresentam estrutura celular, DNA como material genético, metabolismo próprio, reprodução e evolução. Questão 10 a) A comunidade X pode corresponder às joaninhas que se alimentam de pulgões (Y) que sobrevivem à custa de substâncias orgânicas produzidas por uma árvore (Z). b) A pirâmide de energia não pode ser invertida, pois o fluxo energético diminui dos produtores (Z) em direção aos consumidores (Y e X). Questão 11 - Coloração de advertência / aposemática. - Sua predação é reduzida por essa indicação de que o animal é venenoso. - Mimetismo Mülleriano. - Espécies venenosas, ao se copiarem, reforçam o padrão de advertência. Questão 12 a) Em latitudes menores, próximas ao equador terrestre, a incidência de radiação solar é maior e mais constante. Consequentemente, a taxa reprodutiva do fitoplâncton é suficiente para alimentar as espécies de invertebrados marinhos que formam larvas que se comportam como consumidores primários. Em latitudes menores há maior variação da radiação solar ao longo do ano; portanto, seriam favorecidas as espécies de invertebrados com desenvolvimento direto que não formam larvas dependentes do fitoplâncton para sua alimentação. b) O aquecimento das águas oceânicas pode causar a extinção das espécies de invertebrados marinhos que apresentam desenvolvimento indireto com larvas planctônicas sensíveis ao aumento da temperatura da água onde vivem. Questão 13 a) Os ovos com casca apareceram primeiramente nos répteis e, posteriormente, nas aves (galinha). b) A afirmação está incorreta, pois segundo os registros fósseis as aves e os répteis tem um ancestral comum de onde se formaram estes dois grupos, já os mamíferos (macaco) não apresentam o mesmo ancestral na formação dos dois grupos citados anteriormente. Questão 14 O princípio referido na questão é o da unidade básica ou da ancestralidade comum. Em princípio, todos os organismos compartilham mecanismos básicos de replicação, transcrição e tradução da informação genética. Genes específicos das psicrófilas, ao serem expressos em bactérias patogênicas, condicionam essas bactérias a ambientes térmicos, aos quais elas não estavam adaptadas, o que fundamenta a experiência relatada. Questão 15 A resistência bacteriana nos três casos ilustrados ocorre em função da variabilidade genética dos microorganismos no enfrentamento do antibiótico. Essa variabilidade é decorrente de mutação e recombinação gênica — transformação, conjugação e transdução —, expressando a transferência vertical e horizontal da informação genética. Sendo as bactérias organismos de ciclo de vida curto com crescimento exponencial (investimento maciço na reprodução), a propagação da resistência se faz rapidamente, originando linhagens resistentes ao antibiótico. Questão 16 a) Os esquilos vivem em diferentes alturas do extrato arbóreo e o tipo de alimento é variado nestas espécies porque ocupam nichos ecológicos diferentes. b) Poderia coexistir com as outras espécies se ocupar outro nicho ecológico. Questão 17 a) Os cães domésticos passam por uma seleção artificial enquanto os selvagens são naturalmente selecionados pelo meio. b) Raças ou subespécies, porque podem produzir descendência fértil. c) Os vira-latas apresentam maior variabilidade e resistência porque se cruzam ao acaso. Questão 18 a) Os organismos X que liberam N2 para a atmosfera são bactérias desnitrificantes, Y, que pode digerir quitina, é consumidor secundário já que se alimenta de insetos,Z é vegetal porque pode liberar O2 e W são seres que se comportam como consumidores primários pois podem digerir, com o auxílio da enzima amilase, o amido acumulado nos vegetais. b) Os organismos que podem fornecer a maior quantidade de biomassa são os vegetais (Z) porque produzem matéria orgânica por fotossíntese. Questão 19 As borboletas melânicas se adaptaram melhor ao ambiente escurecido pela fuligem. As variedades claras são alvos mais fáceis de seus predadores quando pousadas sob um fundo escuro. Questão 20 O DDT normalmente é utilizado em ecossistemas terrestres como defensivo agrícola. As chuvas carregam esse agrotóxico não-biodegradável, que tem efeito cumulativo, para os rios que desembocam nos estuários. O agrotóxico é então incorporado à teia alimentar marinha através do plâncton que serve de alimento aos peixes. Estes, num deslocamento migratório, chegam ao polo norte onde são devorados pelas focas e leões- marinhos. Como focas e leões-marinhos estão no final da teia alimentar apresentam maior concentração de DDT em seus tecidos. Resolução UTI – Biologia 1 Questão 1 Os fungos citados no texto são parasitas de formigas. Após a morte dos insetos o fungo desenvolve um esporângio e lança os seus esporos no solo. Esses esporos serão ingeridos por outras formigas sadias que passam a ser novos hospedeiros do fungo. Questão 2 A reprodução sexuada aumenta a variabilidade genética da população de caramujos parasitados pelos vermes. Dessa forma, a população apresenta maior possibilidade de sobreviver quando parasitados pelos vermes. A reprodução assexuada produz cópias geneticamente idênticas, mas permite o aumento mais rápido da população de caramujos. Questão 3 a) As células dos fungos apresentam parede celular composta de quitina, fato que não ocorre com as células animais. As células vegetais armazenam polissacarídeos na forma de amido, enquanto as células dos fungos armazenam glicogênio. b) Os fungos produzem antibióticos utilizados no combate às infecções bacterianas. São largamente utilizados na indústria de produção de bebidas alcoólicas e na panificação por realizarem fermentação alcoólica. Questão 4 a) Presença de gametas flagelados (anterozoides). b) Musgos são vegetais avasculares e, por isso, de pequeno porte. O transporte de água e nutrientes se faz de célula a célula, por difusão. Samambaias são plantas vasculares de porte médio. Nessas plantas o transporte de água e nutrientes é realizado através de um sistema condutor representado pelos vasos lenhosos (lenho ou xilema) e vasos liberianos (líber ou floema). Questão 5 A questão examina a evolução dos ciclos biológicos da linhagem de plantas verdes, as quais apresentam sistema fotossintetizante com as clorofilas a e b. Neste tema, é avaliado o conhecimento acerca das fases gametofítica e esporifítica em Clorófitas, Briófitas, Gimnospermas e Angiospermas. Teve-se a preocupação em focar aspectos da morfologia das estruturas reprodutivas, associando-as à respectiva função, assim como revelar aspectos da escala evolutiva dos organismos, em termos de complexidade e ocupação dos ambientes terrestres. Desta forma, esta linhagem inicia-se com as algas verdes, chlorophyta ou clorofíceas, sendo questionados os organismos haploides, os zoósporos (esporos) e o gametófito. Quanto ao ciclo evolutivo das Briófitas, evidencia-se a proteção do gameta à dispersão em ambientes terrestres e resistência a períodos secos pela existência do esporo, originado no esporófito. Do ciclo evolutivo das Gimnospermas, analisou-se a função da semente, que é a nutrição, proteção e dispersão do embrião. A questão, também, compara o ciclo de uma Gimnosperma com o de uma Angiosperma, quanto à ocorrência de dupla-fecundação nas Angiospermas e à formação de endosperma triploide, diferindo da semente de Gimnosperma, que possui endosperma haploide, originado a partir do gametófito feminino. Questão 6 a) Apresenta micélio (conjunto de hifas), reserva de glicogênio, são aclorofilados, apresentam ascósporos para reprodução e parede celular com quitina. b) Pode ocorrer reprodução assexuada pela formação de conidiósporos ou reprodução sexuada através de ascos. Questão 7 Na fase de gametófito, pois ela é resultante de células que sofreram meiose, divisão celular onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos e redução de seu número à metade. . Questão 8 A diferenciação sexual sequencial evita a possibilidade de autofecundação, que reduziria a variabilidade genética, importante para a sobrevivência da espécie. Questão 9 a) Parede celular. b) São organismos procariontes, pertencentes ao reino Monera. c) Cloroplastos, fotossíntese, tecidos organizados. Questão 10 a) Divisão Pteridófitas. b) Ausência de flores e sementes. c) Estróbilo. Questão 11 ESPORÓFITO DE SAMAMBAIA: Vegetal verde, perene, vascular e capaz de produzir esporos por meiose. Constituído por raiz, caule do tipo rizoma e fronde. ESPORÓFITO DE MUSGO: Fase transitória, parasita do gametófito feminino, avascular e capaz de produzir esporos por meiose. Constituído por uma haste na extremidade da qual se localiza o esporângio. Questão 12 a) Atividade decompositora. b) Produção de antibióticos para o combate a infecções bacterianas. Questão 13 a) Floresta Amazônica. b) No ecossistema terrestre, os seres vivos ingerem ou absorvem água para a manutenção de seu metabolismo. Embora grande parte dessa água fique incorporada nos tecidos desses seres, uma parte significativa dela circula pelo meio interno e é liberada para a atmosfera devido à transpiração (plantas e animais), respiração, excreção e fezes (animais). As plantas têm participação essencial nesse ciclo, uma vez que a água liberada pela abertura dos estômatos, principalmente durante o dia, proporciona umidade ao ar, retornando essa umidade em forma de chuva. c) Sem a proteção da vegetação, a água da chuva escoa em maior proporção do que se infiltra no solo e, consequentemente, reduz-se a água do solo disponível para evaporação (pequeno ciclo da água). Além disso, o grande ciclo da água fica interrompido, pois a transpiração não acontece, devido à ausência das plantas e dos animais associados, alterando a concentração de umidade do ar. Questão 14 a) Em ambientes aquáticos, o aumento anormal da quantidade de nutrientes acarreta a rápida proliferação de seres autótrofos (algas e plantas), que, ao morrerem, causam um grande acúmulo de matéria orgânica. Isso propicia uma elevada proliferação de organismos decompositores (bactérias e fungos), cuja atividade consome grandes quantidades de oxigênio. A principal consequência relaciona-se à mortalidade em massa no ecossistema, devido às baixas concentrações de oxigênio. b) Aminoácidos que compõem as proteínas, bases nitrogenadas encontradas nos ácidos nucleicos (DNA e RNA), algumas vitaminas e pigmentos como, por exemplo, a clorofila. Questão 15 a) Eutrofização. b) A água potável está se tornando escassa e indisponível para o uso por conta da poluição. c) Substâncias não biodegradáveis se acumulam ao longo das cadeias alimentares, a partir dos produtores. Questão 16 Ecossistema C. A floresta tropical perenifólia apresenta maior produtividade primária líquida por m2, uma vez que as folhas largas de suas grandes árvores têm muita disponibilidade de água. Mar aberto. A luz consegue penetrar na água do mar até a profundidade máxima de 200 m, formando uma zona fótica e, consequentemente, diminuindo a taxa fotossintética, abaixo dessa profundidade. Resolução UTI – Biologia 1 - Apêndice Questão 1 a) A oncocercoseé causada pelo verme nematoide Onchocerca volvulus e transmitido pela picada da mosca pertencente ao gênero Simulium (borrachudo dos rios). A filariose tem como agente etiológico o nematoide Wuchereria bancrofti e é transmitido ao homem pela picada de fêmeas de mosquitos, principalmente do gênero Culex. A malária é causada pelo protozoário esporozoário Plasmodium sp., cuja transmissão se dá pela piada de fêmeas de mosquito do gênero Anopheles. b) Transfusão sanguínea, transplante de órgãos e via placentária, da mãe para o filho em gestação. c) Controle do vetor adulto com inseticidas e engenharia genética, por meio de animais geneticamente modificados que transmitem genes letais aos descendentes. Controle de ovos e larvas, evitando a formação de coleções de água parada em residências, quintais, ruas e terrenos abandonados. Questão 2 a) Exemplos de zoonose: raiva, toxoplasmose, bicho geográfico, leishmaniose etc. Exemplos de viroses: AIDS, dengue, febre amarela, sarampo etc. b) As constantes mutações dos vírus e o caráter zoonótico de certas doenças explicam a falta de vacina eficaz contra elas. Questão 3 a) A doença parasitária é conhecida com o nome de bicho geográfico ou larva migrans e é causada pelo nematelminto Ancylostoma braziliensis. b) A. braziliensis é um parasita de cães e gatos. Os ovos do parasita são eliminados junto com as fezes desses animais, contaminando a areia da praia, onde as larvas se desenvolvem, sendo capazes de penetrar ativamente através da pele das pessoas que andarem descalças na praia. Daí a razão da proibição da circulação de cães pela praia. c) A. braziliensis pertence ao Filo Nematelminthes que se caracteriza pela presença de uma cavidade corporal preenchida de líquido (pseudoceloma). O pseudoceloma realiza a distribuição dos nutrientes e dos gases para todo o corpo do animal. Excreções resultantes do metabolismo celular também são lançadas no pseudoceloma para posterior eliminação. Além disso, o pseudoceloma funciona também como um esqueleto hidrostático dando sustentação, mantendo a forma do animal e contribuindo para a sua locomoção. Questão 4 Malária. Das doenças listadas, ela é a única que tem como agente causador um protozoário (Plasmodium) e cujo agente transmissor, o mosquito (Anopheles). Picadas deste mosquito podem ser evitadas pela utilização de mosquiteiros tratados com inseticidas. Questão 5 A bactéria causadora do botulismo é um microrganismo anaeróbico estrito. Ele se desenvolve bem em alimentos enlatados a vácuo. Questão 6 a) Os vírus. b) Não possuem organização celular, sendo constituídos basicamente por uma cápsula protéica em cujo interior existe apenas um tipo de ácido nucléico, DNA ou RNA; não apresentam metabolismo próprio, permanecendo inativos quando fora das células vivas e reproduzindo-se no interior de células vivas, utilizando os recursos da célula hospedeira. c) No caso da vulnerabilidade das populações indígenas à doença, por estarem confinados no continente americano por milhares de anos, os índios não desenvolveram resistências imunológicas contra várias doenças disseminadas pelos europeus, sendo dizimados ao contrair gripe, sarampo, sífilis e varíola. Questão 7 a) Malária. “[...] E o anofelino é o animal que canta mais bonito, na terra bonita onde mora a doença.” b) O protozoário Plasmodium sp. se reproduz e rompe os glóbulos vermelhos do doente, provocando anemia profunda, que produz o aspecto amarelado da face do doente. A tremedeira é consequência da fraqueza muscular típica dos portadores da malária Questão 8 A multicelularidade nos animais tem efeito no tamanho e na capacidade de as células sofrerem especializações para o desempenho de diferentes tarefas. O aparecimento do trato digestório ampliou a capacidade e o tempo de digestão e absorção dos nutrientes da dieta. A segmentação corporal facilita a locomoção em diversos ambientes, além de favorecer a especialização corpórea para a realização de diferentes tarefas, tais quais como a cabeça, o tórax e o abdome humano. Questão 9 a) Porque esta substância inibe a ação das plaquetas, podendo favorecer o aparecimento ou retardar o estancamento da hemorragia. b) Significa que a metamorfose durante o ciclo de vida é completa, ou seja: ovo, larva, pupa e adulto. c) Porque o ovo é uma fase de resistência por longo período (até um ano), ao qual o inseticida e o larvicida são inofensivos. Além disso, adultos e larvas adquirem resistência a esses produtos. d) Não. Porque o vírus tem dois hospedeiros, sendo necessário o período de incubação extrínseco que ocorre no inseto que vai injetar o vírus na corrente sanguínea do ser humano. Questão 10 a) Correto. b) Correto. c) Correto. d) Incorreto. Nos mamíferos ruminantes, ou não, a celulose das plantas ingeridas é hidrolisada pela enzima celulase, produzida por bactérias e protoctistas unicelulares que vivem no estômago destes animais. Questão 11 O amarelão é causado pelos vermes nematelmintes Ancylostoma duodenale e Necator americanus. Uma forma de prevenção é andar calçado, pois as larvas infestantes desses vermes se desenvolvem no solo e perfuram ativamente a pele humana. O nome popular "amarelão" decorre do aspecto amarelado da pele do portador. Os vermes mordem a mucosa do intestino delgado, causando perda de sangue. A canseira do Jeca é consequência de um quadro crônico de anemia. Questão 12 e) a1- Tecidos verdadeiros, dois folhetos germinativos, cavidade digestória, simetria radial, gastrulação; a2- Tubo digestivo completo, pseudoceloma; b) Estrutura dos flagelos / Estrutura molecular dos ribossomos; c) Ausência de tecidos verdadeiros; d) Desenvolvimento embrionário. Questão 13 Uma das formas: picada de mosquito infectado pelo protozoário Plasmodium sp. transfusão de sangue contaminado pelo protozoário Plasmodium sp. Uma das medidas: eliminação do vetor para impedir sua proliferação. uso de medidas de proteção para evitar a picada do mosquito transmissor. Questão 14 a) O HIV apresenta elevada taxa de mutação, o que altera a composição de seus antígenos de superfície e, dessa forma, o vírus consegue escapar das células de defesa específicas e dos anticorpos (sistema imunológico). b) A terapia com células-tronco é mais eficiente, pois essas células, por serem indiferenciadas, apresentam maior capacidade de divisão celular e diferenciação em outros tipos celulares. Por sua vez, a terapia com células somáticas tem ação limitada, pois essas células já são diferenciadas, têm menor capacidade de divisão e não possuem a capacidade de dar origem a outras linhagens celulares diferentes. Questão 15 a) O parasita é um platelminto cestoide (Taenia solium ou Taenia saginata), que é um endoparasita sem intestino, e é representado pela letra C. A letra H pode ser qualquer mamífero, devido à presença de glândulas mamárias. Considerando a relação de parasitismo posta, H pode ser o homem (hospedeiro definitivo), o porco ou o boi (hospedeiros intermediários). b) O homem pode ser infestado comendo carne de porco ou de boi crua ou mal-passada contendo cisticercos, desenvolvendo, assim, a teníase (tênias adultas no intestino, que se reproduzem por autofecundação). Pela ingestão direta de ovos de Taenia solium através de verduras mal-lavadas ou da água contaminada, o homem desenvolve a cisticercose (alojamento de cistos na musculatura, no cérebro, na pele ou nos olhos). No caso da cisticercose humana, o candidato pode considerar o homem também como hospedeiro intermediário, o que não está errado, mas como o consumo de carne humana é improvável, a condição de somente hospedeiro definitivo é aceitável. Questão 16 RNA formado por hélice simples. O RNA viral é transcrito em seu RNA complementar, utilizado pela célula como RNA mensageiro.Questão 17 a) Bactérias são microrganismos que podem produzir naturalmente antibióticos. A biotecnologia do DNA recombinante pode ainda modificar bactérias para que passem a fabricar substâncias com efeito terapêutico. b) O botulismo é uma infecção adquirida por meio da ingestão de alimentos contaminados com a bactéria Clostridium botulinum. O tétano é adquirido quando ferimentos são infectados por esporos da bactéria Clostridium tetani. Questão 18 Mycobacterium leprae; bactéria. Contato com secreções das vias aéreas de doentes não tratados. Vacina BCG. A vacina BCG (Bacilo Calmette – Guérin) protege contra bactérias do gênero Mycobacterium, como o bacilo causador da tuberculose (Mycobacterium tuberculosis). Questão 19 Nas feridas mais profundas o ambiente é anaeróbico, o que favorece a proliferação do 'C. tetani'. Questão 20 a) Os indivíduos portadores do gene S são resistentes à Malária. b) Agente etiológico: 'Plasmodium sp.' Vetor: fêmeas infectadas do mosquito-prego (Gen. Anopheles) Resumo do ciclo vital: Homem (hospedeiro intermediário) Mosquito (hospedeiro definitivo) Homem Resolução UTI – Biologia 2 Questão 1 O animal pertence ao filo artrópodes, os quais substituem periodicamente seu exoesqueleto com a finalidade de aumentar de tamanho. As setas apontam o momento da muda, ou ecdise. Após a eliminação do exoesqueleto antigo, o animal cresce, amadurece sexualmente e pode também sofrer metamorfose. Questão 2 O zigoto, formado pela união do espermatozoide e do óvulo, se divide várias vezes para formar um cacho de células chamado mórula. A mórula se transforma em uma esfera oca, a blástula, cuja cavidade é chamada de blastocele. O estágio seguinte é chamado de gástrula, onde é possível identificar duas camadas distintas de células, que são a ectoderme e a endoderme. Um terceira camada, a mesoderme, se desenvolve em alguns grupos animais. Os animais diploblásticos são aqueles que desenvolvem apenas a ectoderme e endoderme enquanto os triploblásticos desenvolvem, além desses dois tecidos embrionários, um terceiro que é a mesoderme. Nos protostômios, o blastóporo (abertura do arquêntero para o meio exterior) dará origem à boca enquanto nos deuterostômios dará origem ao ânus. Nos animais celomados, durante o desenvolvimento embrionário, surge uma cavidade no meio da mesoderme chamada de celoma. Essa cavidade embrionária formará a cavidade geral do corpo do adulto, situada entre a epiderme e o tubo digestório. Os animais que não formam celoma são chamados de acelomados e aqueles que possuem uma cavidade no corpo que não se formou a partir da mesoderme, mas, sim, da blastocele são chamados de pseudocelomados. Questão 3 a) Correto. b) Correto. c) Correto. d) Correto. Questão 4 a) A fecundação e a clivagem do embrião humano ocorrem no interior da tuba uterina. A gastrulação se processa após a implantação do blastocisto no endométrio do útero. b) Ao final da gastrulação, o embrião humano apresenta os dois folhetos germinativos iniciais, denominados ectoderme e mesentoderme, o intestino primitivo (arquêntero) e o blastóporo, orifício que comunica o arquêntero com o ambiente.O desenvolvimento clínico de 40 semanas inclui as duas semanas que precedem à implantação do blastocisto no útero. Questão 5 Sim, pois os anexos embrionários revestem o embrião, protegendo contra choques e desidratação. Nos mamíferos, essas membranas também estão relacionadas à nutrição. Questão 6 a) Presença de tecidos verdadeiros: filo dos Cordados (ascídias); filo dos Moluscos (lulas); filo dos Cnidários (medusas) e filo dos Equinodermos (estrelas-do- mar). Observação: Poríferos (esponjas) não possuem tecidos verdadeiros. Número de folhetos germinativos: II. dois (diblásticos, constituídos por endoderme e ectoderme): cnidários (medusas); III. três (triblásticos, constituídos por ectoderme, mesoderme e endoderme): moluscos, cordados e equinodermos. Observação: Como não possuem tecidos verdadeiros, os poríferos não podem ser considerados diblásticos. b) O folheto é a mesoderme. Vantagem: maior espaço para os ógãos, além de funcionar como esqueleto hidrostático. Questão 7 As lágrimas são produzidas por glândulas de sal, relacionadas a regulação osmótica nestes répteis. Questão 8 Os ovos dos répteis protegem os embriões da desidratação e permitem a reprodução fora do ambiente aquático, possibilitando a colonização dos ambientes terrestres. Questão 9 a) Suas larvas apresentam simetria bilateral. b) Artrópodes: apresentam exoesqueleto quitinoso. Equinodermas: apresentam endoesqueleto de placas calcárias. Questão 10 Sim. As glândulas sebáceas originam-se do ectoderma embrionário. A pleura forma-se a partir do mesoderma e o epitélio de revestimento interno da bexiga urinária, do endoderma. Questão 11 a) São células totipotentes, podem originar qualquer tipo de célula do organismo. b) A blástula está indicada em E. Ela apresenta a primeira cavidade embrionária, enquanto a fase anterior, mórula, D, não apresenta essa cavidade. A fase F, gástrula, possui arquênteron, blastóporo e dois folhetos germinativos, o que não ocorre na estrutura E. Questão 12 a) Zigoto mórula blástula gástrula nêurula. Na fase nêurula formam-se a notocorda e o tubo neural. b) No blastócito ocorre diferenciação celular formando o trofoderma, estrutura que participará da formação da placenta e a massa celular interna que originará o embrião. c) Protostomados: o blastóporo dará origem à boca do animal, e o ânus forma-se após a boca. ados: o blastóporo formará o ânus, e a boca será uma neoformação. O homem pertence ao grupo dos deuterostomados. Questão 13 Tecido Epitelial: de Revestimento e Glândular. Possui funções de absorção, secreção e proteção. Tecido Conjuntivo: Ósseo, Cartilaginoso e Adiposo. Possui funções de sustentação, reserva e preenchimento. Tecido Muscular: Estriado Esquelético, Estriado Cardíaco e Liso. Possui funções de contração, movimento e sustentação. Questão 14 a) A fecundação interna dispensa a água do meio externo. O gameta é "jogado" no interior da fêmea. O ovo com casca protege o embrião contra a desidratação. Este ovo possui alantoide, âmnion e córion, estruturas essenciais para a conquista do meio terrestre. b) A alimentação é fornecida pelo vitelo da vesícula vitelínica e os produtos da excreção nitrogenada ficam depositados no interior da alantoide. Questão 15 a) Os pinguins não apresentam dispersão, pois possuem baixo potencial biótico, isto é, reproduzem-se pouco e não se adaptam bem às variações de temperatura ambiental, não constituindo um novo grupo, separado por barreiras geográficas. b) Poderão ser mencionadas duas entre as seguintes respostas: - ossos pneumáticos (leves e ocos, preenchidos com ar) e a presença de sacos aéreos que contribuem para redução da densidade corporal; - ausência de bexiga urinária não permitindo acúmulo de urina; - asas recobertas de penas; - atrofia de um dos lados do aparelho reprodutor. Questão 16 1. Espécies exóticas podem se tornar uma praga devido a ausência de predadores ou competidores competentes no ambiente em que foram introduzidas. 2. Competição e(ou) predação causando declínio ou extinção de espécies nativas. 3. a) O sal aplicado na lesma provoca desidratação osmótica causando a morte do animal. b) O solo salgado torna-se hipertônico dificultando ou impedindo a absorção de água pelas raízes das plantas de hortas e jardins. Questão 17 a) A - Gêmeos univitelinos ou monozigóticos. Originam-se de um único zigoto. B - Gêmeos bivitelinos ou dizigóticos. Originam-se de dois zigotos diferentes. b)A - apresentam sempre o mesmo sexo. B - Podem apresentar ou não o mesmo sexo. c) Respiração, nutrição, excreção, imunização, etc. Questão 18 Os Cephalochordata, que embasam os estudos evolutivos do táxon Vertebrata ou Craniata, apresentam várias características comuns a este último táxon, sendo, portanto, utilizados na compreensão da monofilia do táxon Chordata. Como exemplo pode-se citar a notocorda presente como esqueleto axial no corpo; o tubo nervoso dorsal, as fendas branquiais na faringe e a cauda pós-anal. Estas características estão presentes em alguma fase do ciclo de vida e, portanto, embasam o estudo das relações filogenéticas. A denominação do táxon Cephalochordata refere-se à presença da notocorda até a cabeça, ou região mais anterior do corpo. Assim, a notocorda, característica que denomina o táxon, é originada embriologicamente, na etapa de organogênese, pois na etapa anterior, a gastrulação, os três folhetos germinativos já foram determinados. No caso dos cefalocordados, a notocorda é originada a partir de uma evaginação da porção dorsal do arquêntero, ou intestino primitivo, que se destaca e forma um bastão compacto ao longo de toda a extensão do corpo do animal. Questão 19 a) Penas. b) Ossos pneumáticos. c) Sacos aéreos. d) Ausência de bexiga urinária. Resolução UTI – Biologia 3 - Apêndice Questão 1 a) Durante a interfase, as células produzem RNA, proteínas e aumentam o seu volume (período G1). No período S ocorre síntese de DNA e, consequentemente, a duplicação dos cromossomos. b) A maior quantidade de DNA é verificada no período G2 da interfase. c) Em humanos com cariótipo normal, verificam-se no período G2, 46 cromossomos duplicados e, portanto, 92 cromátides. Questão 2 a) O texto faz referência às células procarióticas e às células eucarióticas. A diferença mais marcante entre esses dois tipos celulares é a presença, apenas nas células eucarióticas, de carioteca, a membrana nuclear que envolve o material genético e permite a existência de um núcleo organizado. b) Todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo genoma, ou seja, o mesmo conjunto de genes, porém, cada tipo celular expressa apenas alguns desses genes, o que permite sua especialização e o desempenho de funções específicas. Nessa questão, a expressão “código genético” foi usada com o sentido “informação genética” ou “genoma”. O código genético, na verdade, é o mesmo para todos os seres vivos e refere-se à relação que existe entre uma trinca de nucleotídeos de um RNAm e um aminoácido. Questão 3 A HEMATOXILINA é um corante básico, portanto, cora estruturas com caráter ácido (o núcleo) enquanto a EOSINA é um corante ácido e atuará sobre substâncias de caráter básico. Questão 4 a) O DNA vai ocupar as posições I e II do tubo 3. b) A duplicação do DNA é semiconservativa. c) DNA - polimerase. Questão 5 a) O esquema reproduzido deverá ser: b) A mutação é a fonte de novos genes, ou seja, ela aumenta a variabilidade (ou diversidade) genética das espécies. Resposta alternativa: A mutação é a fonte de novos alelos e ela pode criar variantes capazes de se adaptarem a novas condições ambientais. Questão 6 a) Lisossomos. b) Organelas fora de função, por autofagia ou a digestão das estruturas celulares causando a morte da célula, por autólise. c) Os produtos da digestão intracelular são monossacarídeos com função energética e estrutural, aminoácidos que serão utilizados na síntese proteica, derivados estruturais e energéticos da hidrólise lipídica, como os ácidos graxos e o glicerol, além dos nucleotídeos formados a partir da digestão do DNA e do RNA, os quais serão utilizados durante a replicação semiconservativa do DNA e durante a formação do RNA pela transcrição. Questão 7 a) I - cloroplasto; II - granum; III - mitocôndria; IV - cristas mitocondriais. b) Em a, que representa a fotossíntese, são utilizados CO2 e água para produzir açúcares e oxigênio, que são utilizados em b, que representa a respiração, para produzir ATP, que libera energia para as atividades celulares, CO2 e água. Em síntese, um processo depende dos produtos do outro. c) glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Questão 8 a) Parede celular e vacúolos. b) Hemácias e leucócitos Questão 9 Devido ao pareamento obrigatório das bases nitrogenadas do DNA, a quantidade de citosina é igual à de guanina e a quantidade de adenina é igual à quantidade de timina. Dessa forma, temos: 16% de C e 16% de G, somando 32% das bases do DNA. O restante, 68%, é dividido igualmente entre A e T. Logo, temos: 34% de A e 34% de T. Questão 10 a) O processo interrompido pelo antibiótico é a tradução do RNAm, isto é, a síntese das proteínas bacterianas. O RNAt conduz os aminoácidos ativados aos ribossomos. b) O RNAt é transcrito a partir do DNA disperso no citosol da bactéria. No citosol bacteriano encontram- se ribossomos e plasmídeos Questão 11 A parede celular dos vegetais é constituída por celulose, um polímero formado pela união de moléculas de glicose (monossacarídeo). Suas funções principais são a sustentação e proteção das células vegetais. Questão 12 a) As hemácias perdem água e murcham. O transporte celular é a osmose. b) A bexiga natatória ajuda na flutuação do animal, permitindo que ele mantenha o equilíbrio em diferentes profundidades. A vantagem adaptativa de a bexiga natatória estar ligada ao sistema digestório é que o peixe pode enchê-la tomando ar pela superfície da água. Questão 13 As microvilosidades são evaginações da membrana plasmática das células epiteliais que revestem o intestino delgado. Elas aumentam a superfície de absorção alimentar. As interdigitações são encaixes entre as membranas das células epiteliais e funcionam como estruturas de adesão celular, evitando a saída de fluidos corpóreos e a entrada de agentes nocivos pelos espaços entre as células dos epitélios de revestimento. Questão 14 a) As três bandas de DNA de origem paterna (não encontradas na mãe) ocorrem no homem B. b) O teste é feito comparando-se as bandas do DNA repetitivo da mãe da criança com os possíveis pais. Estas bandas não correspondem aos genes e são altamente específicas para cada organismo, daí o seu uso. Questão 15 a) A diferença de concentração iônica entre os dois meios é mantida através do transporte ativo, com consumo energético. b) Proteínas. c) As concentrações iônicas se igualariam. d) A diferença de concentração seria nula, porque ocorreria um equilíbrio dinâmico entre os íons nos meios intra e extracelular. e) Em repouso, a membrana plasmática do neurônio encontra-se polarizada. Nestas condições a concentração de K+ é maior no meio intracelular. Questão 16 C – B – A. As meias-vidas são iguais. Questão 17 A não-disjunção foi pós-zigótica, decorrente de uma divisão mitótica anômala. Se a não-disjunção tivesse ocorrido antes da fecundação, o cariótipo anormal seria detectado em todas as células pesquisadas. Questão 18 a) a1) A deficiência da vitamina B12 compromete, principalmente a produção de glóbulos vermelhos pela medula óssea vermelha, causando a anemia perniciosa. b) a2) A anemia perniciosa causa, entre outros sintomas, a fraqueza muscular e o cansaço frequente durante atividades físicas comuns. Resolução UTI – Biologia 3 Questão 1 a) O caráter em estudo é autossômico e recessivo, porque aparece em filhos de ambos os sexos de pais normais. O alelo para a normalidade (A) é dominante, enquanto o alelo determinante da anomalia (a) é recessivo. b) Observe a tabela preenchida: indivíduo afetado genótipo pais genótipo II:1 aa I:1 Aa II:3 aa I:2 Aa II:5 aa I:3 Aa III:2 aa I:4 Aa III:3 aa II:8 Aa Questão 2 As mudanças na estrutura das enzimas que catalisam as reações do ciclo de Krebsimpedem a desidrogenação e a descarboxilação dos substratos que participam desse ciclo. Essas alterações paralisam a fosforilação oxidativa e, consequentemente, limitam a produção de energia (ATP). Questão 3 O heredograma propõe um casamento consanguíneo entre os indivíduos A e B, normais para um traço genético dominante. Apesar de não manifestarem o caráter em estudo (símbolos hachurados), eles são portadores de um gene recessivo, o qual se expressa em homozigose em dois de seus filhos (III e IV) e em seu neto. A mulher IV casou-se com um homem normal e heterozigoto. O caráter em questão não compromete a sobrevivência ou a reprodução dos portadores. Questão 4 a) Tecido epitelial (epiderme) e tecido conjuntivo frouxo (derme). b) As glândulas sudoríparas são estruturas tubulares que se conectam a poros na superfície da epiderme, eliminando o suor, que nos mamíferos ajuda a manter a temperatura corporal, pois, ao evaporar, absorve grande quantidade de calor da superfície do corpo, resfriando-o. As glândulas sebáceas são pequenas bolsas constituídas por células epiteliais glandulares e sua função está relacionada à lubrificação da pele e dos pelos, evitando o ressecamento. Questão 5 a) A mudança de cor ocorre porque, no escuro, os organismos vivos respiram liberando CO2. O CO2 torna o meio ácido, pois se combina com a água, formando o ácido carbônico (H2CO3). b) A amostra 3 apresenta a coloração amarela. Os decompositores representados por bactérias e fungos respiram intensamente ao decompor a ração adicionada ao aquário. O CO3 produzido modifica o pH da água, tornando-o ácido. Questão 6 a) A segunda Lei de Mendel refere-se à segregação independente dos pares de genes não alelos e situados em pares de cromossomos diferentes. A produção da variabilidade genética acontece porque os genes situados em cromossomos distintos se segregam e se combinam de todas as formas possíveis nas células reprodutoras e nos descendentes. b) A variabilidade genética também ocorre pelo crossing-over (permutação) que envolve a troca de segmentos cromossômicos homólogos, mutações gênicas que atingem os genes contidos no DNA e cromossômicas que podem alterar o número e (ou) a estrutura dos cromossomos de uma espécie. Questão 7 a) O ponto de compensação fótico da planta II está indicado pela letra A. Nesse ponto, as taxas de fotossíntese e respiração se igualam. b) A partir dos pontos B e A, respectivamente, as plantas I e II recebem iluminação acima de seus pontos de compensação fótico e passam a realizar a produção de matéria orgânica por fotossíntese com intensidade superior ao consumo na respiração. c) As plantas I e II são classificadas, respectivamente, como heliófila (de sol), porque apresenta ponto de compensação fótico alto e umbrófila (de sombra), porque apresenta ponto de compensação fótico baixo. Questão 8 Alelos: D (preto e branco) e d (vermelho e branco). Cruzamento 1: touro Dd x vaca (A) Dd - bezerro dd Cruzamento 2: touro Dd x vaca (B) dd - bezerro dd Cruzamento 3: touro Dd x vaca (C) dd - bezerro Dd. Questão 9 a) i – artérias; ii – capilares e iii – veias. b) As artérias (i) possuem a parede mais espessa (túnicas média e adventícia) para suportar e manter a pressão arterial determinada pela sístole do ventrículo esquerdo do coração. Os capilares (ii) são formados por um epitélio simples e pavimentoso para permitir as trocas entre o sangue e os tecidos do corpo. As veias (iii) apresentam a parede mais delgada do que as artérias porque, geralmente, transportam sangue com baixa pressão. Questão 10 a) A braquidactilia é uma anomalia ocasionada por um gene autossômico dominante. b) Tendo filhos normais, a mulher que forma o casal I é heterozigótica para a braquidactilia, enquanto que o homem é homozigoto recessivo. Nesse caso, a probabilidade do casal ter um filho normal é de ½ ou 50%. Questão 11 Iogurtes se formam a partir da fermentação do leite por bactérias que realizam a fermentação lática, os lactobacilos. Essas bactérias se alimentam do açúcar do leite (lactose), com o qual obtêm energia, liberando ácido lático como subproduto da fermentação. É o ácido lático altera o pH do leite, provoca a desnaturação de suas proteínas que proporciona a textura e a acidez característica do iogurte. Para produzir iogurte caseiro, Tadeu precisou colocar um pouco de lactobacilos vivos presentes no iogurte industrializado. Daí a necessidade de usar uma colherinha de iogurte já pronto. O aquecedor com termostato é para manter os lactobacilos numa temperatura constante ideal para o metabolismo dessas bactérias, já que o processo bioquímico da fermentação é influenciado pela temperatura. Questão 12 Fagocitar bactérias patogênicas. Apresentar os antígenos aos linfócitos, desencadeando a resposta imune. Questão 13 a) O genótipo do casal é Cc (Heterozigoto). b) 3. 8 c) 1. 8 Questão 14 I. citosol II. mitocôndria III. cloroplasto Produção: mitocôndria (II) Consumo: cloroplasto (III) O compartimento I corresponde ao citosol onde se realiza a primeira etapa da respiração celular aeróbia, denominada glicólise. O compartimento II corresponde ao interior das mitocôndrias, onde ocorre o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, últimas etapas da respiração celular aeróbia. O compartimento III corresponde aos cloroplastos onde tem lugar a fase química da fotossíntese, quando ocorre a fixação do Carbono do CO2 para a síntese de matéria orgânica. A etapa II é a que mais produz ATP. A etapa III é a que mais consome ATP. Questão 15 a) Sustentação, locomoção, proteção e produção das células do sangue. b) A medula óssea situa-se no interior dos ossos. c) O tecido conjuntivo hematopoiético produz, a partir de células tronco pluripotentes, os seguintes elementos figurados do sangue: hemácias, leucócitos e plaquetas. Questão 16 a) O processo de digestão do amido começa na boca, através da ação das amilases secretadas pelas glândulas salivares, formando moléculas menores. O amido que não foi transformado na boca será hidrolisados no intestino delgado, por ação das amilases pancreáticas, formando maltose. A maltose será hidrolisada pelas maltases do suco entérico, formando glicose. A glicose será então absorvida e transferida para a corrente sanguínea, de onde será distribuída para todas as células do corpo. b) Inicialmente, no citoplasma celular, a glicose será metabolizada na glicólise, formando ácido pirúvico, ATP e NADH. O ácido pirúvico mais a Coenzima A é transformado em Acetil CoA, CO2, NADH, na matriz mitocondrial. O Acetil CoA entra no ciclo de Krebs (ciclo dos ácidos tricarboxílicos), formando CO2, GTP, NADH e FADH2. O NADH e o FADH2 sofrem oxidação na cadeia respiratória, liberando energia que será utilizada na síntese de ATP, em um processo denominado de fosforilação oxidativa. Questão 17 Na etapa final do processo de respiração celular, conhecida como foforilação oxidativa, íons H+ são bombeados a partir da matriz mitocondrial e se acumulam entre as duas membranas das mitocôndrias intactas. Numa mitocôndria sem membrana externa, os íons H+ se difundem para o meio nutritivo, diminuindo seu pH. A curva Z é a que melhor ilustra esse processo. Questão 18 a) Arteriosclerose é um processo degenerativo que resulta no endurecimento e espessamento da parede das artérias. b) A pressão arterial normal, em humanos jovens, situa-se na faixa de: máxima 120 mm Hg e mínima 80 mm Hg. A frequência cardíaca, em repouso, normalmente situa-se em torno de 70 batimentos por minuto. c) As artérias são vasos sanguíneos que apresentam a parede mais espessa por apresentarem maior quantidade de fibras musculares lisas e fibras elásticas túnica média. As veias possuem a parede mais fina, porque apresentam menor quantidade de fibras musculares lisas efibras elásticas em sua túnica média. As veias possuem válvulas em seu interior com a finalidade de evitar o refluxo de sangue para os órgãos. Questão 19 a) O tecido conjuntivo adiposo, localizado abaixo da pele e entre os órgãos internos, funciona como amortecedor contra abalos mecânico e, também, como reserva energética e isolante térmico, contribuindo para a homeotermia. b) Os triglicérides, o colesterol, a esfingomielina e os hormônios esteroides são os principais lipídios observados no organismo humano. Resolução - UTI 3,4 – Apêndice – Física 1 Exercício 1 Resolução O encontro ocorre num ponto de abscissa x = d, logo podemos calcular o tempo: = + → = 0 + = A ordenada pode ser calculada, considerando que na vertical ocorre queda livre: ℎ = − 2 → = − 2 = − 2 Assim ponto corresponde à: = ; = − 2 Exercício 2 Resolução a) Como são desprezadas as forças dissipativas, analisando o movimento por conservação de energia mecânica, temos que: i f i i f f f f M M p c c 2 o c 2 c c E E E E E m v E m g h 2 20050 3,6E 50 10 250 2 E 202,3 kJ b) Para encontrar a distância horizontal percorrida, temos que analisar o movimento horizontal do objeto. x x x o S v t; v v 55,6 m s Δ O tempo para o movimento é o mesmo do tempo de queda do projétil. Assim, 2 y oy g tS v t 250 2 250 2t 10 t 7,07 s Δ Fazendo a substituição, encontramos o valor da distância percorrida pelo objeto. x x S 55,6 7,07 S 393,1m ΔΔ Exercício 3 Resolução Considerando a velocidade na horizontal: = ∆∆ → = ∆∆ 14. 30° = 2,1∆ ∆ = 0,3 → ∆ = 30.10 Exercício 4 Resolução Calculando a velocidade do torpedo em relação ao navio: = 42002.60 → = 35 / Calculando a velocidade do torpedo em relação ao submarino: = + → 35 = + 14 = 21 / Exercício 5 Resolução a) Tempo total do salto até atingir o solo: 1 2t t t No primeiro momento, na queda livre do paraquedista. 2 1 1 o 2 1 2 1 1 a tS v t 2 10 t80 2 t 16 t 4 s Δ Encontrando a velocidade no final do primeiro momento, 1 o 1 1 1 v v a t v 10 4 v 40 m s Assim, achando o tempo do segundo momento, temos que: 2 1 2 2 2 v v a t 2 40 4 t t 9,5 s Por fim, o tempo total será: 1 2t t t 4 9,5 t 13,5 s b) A distância total percorrida: t 1 2S S SΔ Δ Δ A distância percorrida no primeiro momento foi dada no enunciado (80 m). Para o segundo momento, temos que: 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 v v 2 a S 2 40 2 4 S 40 2S 8 S 199,5 m ΔΔΔΔ Logo, t t S 80 199,5 S 279,5 m ΔΔ Exercício 6 Resolução - Cálculo da velocidade. 1 2S 50m; S 50m.Δ Δ Construindo o gráfico da velocidade em função do tempo para os 10 segundos: Sabemos que no gráfico da velocidade em função do tempo, a área entre a linha do gráfico e o eixo dos tempos é numericamente igual ao espaço percorrido. Então: 1 1 2 2 v t v tS A 50 2 2 v t 100 I S A v 10 t 50 v 10 t 50 10 v v t II Δ Δ (I) em (II): 50 10 v 100 v 15 m/s. - Cálculo da aceleração. Aplicando a equação de Torricelli no trecho acelerado: 2 2 2 2 0 1 2 v v 2 a S 15 0 2 a 50 225 100 a a 2,25 m/s . Δ - Cálculo os tempos. Voltando em (I): v t 100 15 t 100 20t s. 3 Então, conforme mostra o gráfico: 1 1 20t t t s. 3 Δ Δ 2 2 20 10t 10 t 10 t s. 3 3 Δ Δ Exercício 7 Resolução Até o próximo encontro, a soma das distâncias percorridas é igual ao comprimento da pista, d = 3 km. As velocidades são em sentidos opostos, logo a velocidade relativa é igual a soma das velocidades. = 5 + 4 = 9 /ℎ Assim: = ∆∆ → 9 = 3∆ ∆ = 13 ℎ = 20 Exercício 8 Resolução Calculando as posições nos instantes mencionados: 2 2 2 m m x(t) 10,0 2,0 t 3,0 t x (1) 10,0 2,0 (1) 3,0 (1) 5 m x (2) 10,0 2,0 (2) 3,0 (2) 6m 6 5xv t 2 1 v 11 m /s. ΔΔ Exercício 9 Resolução a) Dados: v0 = 0; v = 1342,8 = 373 m/s; g = 10 m/s2. Considerando desprezível a resistência do ar, trata-se de uma queda livre. 0v v g t 373 0 10 t t 37,3 s. b) Atingida a velocidade máxima (velocidade limite ou velocidade terminal), a força de resistência do ar adquire a mesma intensidade da força peso, ou seja, a resultante se anula. Detalhe: se a resistência do ar é desprezível, não tem sentido referir-se à velocidade limite. 2 ar 2 2 5 1 F P k m v m g g 10k v 373 k 7,2 10 m . Exercício 10 Resolução Como a aceleração dos dois veículos é constante, o movimento é classificado em uniformemente variado, com equação horária: 2 0 0 1S S V .t .a.t . 2 Para o veículo A: S0 = 0; v0 = 0; a = 2 m/s2 2 2 A A 1S 0 0.t .2.t S t . 2 Para o veículo B: S0 = 19200 m; v0 = 0, a = - 4 m/s2 2 B 2 B 1S 19200 0.t .( 4).t 2 S 19200 2.t . Para haver o encontro: 2 2 A BS S t 19200 2.t t 80s. Exercício 11 Resolução Da definição de aceleração escalar média: m m v v 80 0a t t a 2 t 40 s. Da equação de Torricelli: 2 2 2 0 m 80v v 2 a S S 4 S 1.600 m. A pista deve ter comprimento mínimo igual à distância percorrida pelo avião na decolagem. Assim, D = 1.600 m Exercício 12 Resolução A queda livre é um MUV. Vale então a equação de Torricelli. Exercício 13 Resolução a) Consideremos que cada pessoa esteja em repouso em relação à escada em que está. Se a escada que sobe percorre 1/3 do comprimento de seu comprimento e a que desce percorre 2/3 desse mesmo comprimento, a velocidade da a escada que sobe é metade da velocidade da escada que desce. Ou seja: AB v 1v 2 2 vB = 0,5 m/s. b) Se o tempo de descida é td = 12 s, o comprimento (l) da escada é: l = vA td = 1 (12) l = 12 m. c) Como a distância percorrida é a mesma tanto na descida como na subida (as escadas têm mesmo comprimento), temos: vA td = vB ts d B s A t v 0,5 t v 1 d s t 1 t 2 . Pensando de uma maneira mais simples, se escada que sobe tem metade da velocidade ela gasta o dobro do tempo, ou seja: ts = 2 td d s t 1 t 2 2 2 0V V 2.a. S 2 1 2 2 v 2gh v 2g.16h 2 1 2 v 2gh 1 v 2g.16h 16 2 1 v 4 v Exercício 14 Resolução Dados: v0 = 80 km/h; v = 40 km/h; Δt = 3 s = (3/3.600) h. Entre os instantes 0 e 3 segundos, o motorista desacelera uniformemente o carro, tal que a área hachurada do trapézio sob a reta entre esses instantes deve ser igual ao espaço percorrido (ΔS), desde o instante em que o motorista aciona os freios até chegar à lombada eletrônica. 1 3 180(80 40) 0,05 km 2 3.600 3.600 ΔS = 0,05 km = 50 metros. Exercício 15 Resolução Dados: 2 0g 1,6 m s ; v 8 m s. a) Aplicando a equação de Torricelli: 2 2 0v v 2 a S No ponto mais alto: v= 0 e ΔS = h, então: 2 2 0 2 2 0 1 0 v 2 g h v 8 64h 20 m 2 g 2 (1,6) 3,2 h 2,0 10 m. Para calcular o tempo total Δt, calculemos primeiramente o tempo de subida ts. 0v v g t. No ponto mais alto: v = 0 e t = ts substituindo: 0 0 s s s v 80 v g t t g 1,6 t 5 s. Como o tempo subida é igual ao de descida, vem: 1t 5 5 t 10 s 1,0 10 s.Δ Δ b) Na Terra,a pena chega depois porque o efeito da resistência do ar sobre ela é mais significativo que sobre o martelo. Porém, a Lua é praticamente desprovida de atmosfera, e não havendo forças resistivas significativas, o martelo e a pena caem com a mesma aceleração, atingindo o solo lunar ao mesmo tempo, como demonstrou David Randolph Scott em seu experimento. Exercício 16 Resolução O gráfico solicitado entre t = 0 e t = 10 s. x = 5 + 16.t – 2.t2 v = 16 – 4.t v = 16 – 4.4 = 16 – 16 = 0 m/s Em t = 0 s, S = 5 m Em t = 5 s, S = 5 + 16.5 – 2.(5)2 S = 5 + 80 – 50 = 35 m. Desta forma como a partícula avança até a posição máxima em t = 4 s: S = 5 + 16.4 – 2.(4)2 S = 5 + 64 – 32 = 37 m A distância percorrida é: D = (37 – 5) + (37 – 35) = 32 + 2 D = 34 m. O deslocamento é: ΔS = 35 – 5 = 30 m. Exercício 17 Resolução v = v0 + a.t → 0 = 5.sen30 - 10.t 10.t = 2,5 → t = 0,25 s No primeiro lançamento a bola atinge a altura máxima de: y = y0 + v0.t + a.t2/2 y = 2 + 5.sen30.0,25 – 5.(0,25)2 y = 2 + 0,625 - 0,3125 = 2,3125 m Esta altura não é suficiente para atingir a altura da cesta. A condição para acertar a cesta é a de que para x = 4 m → y = 3 m. Pelo movimento na direção horizontal: x = x0 + v.t → 4 = 0 + v.cos30.t 4 = 0,86.v.t → v.t = 4,651 onde v é a velocidade de lançamento da bola que acerta a cesta e t é o tempo necessário para acertar a cesta. Pelo movimento na direção vertical da bola: y = y0 + v0.t + a.t2/2 3 = 2 + v.sen30.t – 5.t2 1 = 0,5.v.t – 5.t2 1 = 0,5.4,651 – 5.t2 5.t2 = 1,3255 → t2 = 0,2651 t = 0,515 s Assim: v.t = 4,651 → v.0,515 = 4,651 v = 4,651/0,515 = 9,03 m/s Exercício 18 Resolução a) O tempo gasto foi: ∆ = ∆ = 64 ∆ = 1,5 ℎ b) Na segunda etapa, o tempo gasto foi: ∆ = ∆ = 612 ∆ = 0,5 ℎ Calculando a velocidade média: = ∆∆ → = 6 + 61,5 + 0,5 = 6 /ℎ Exercício 19 Resolução a) Teremos: 2 2 2 A A A B 0 B 2 A B 2 2 enc a 2S t S t S t 2 2 S S v t S 100 15 t S S t 100 15 t t 15 t 100 0 15 15 4 1 100 15 625t t 2 1 2 15 25t 2 t 20 s (não convém); t 5 s. t 5 s. b) Determinando a posição de encontro: 2 A B enc S 5 25 m. t 5 s S 100 15 5 25 m. S 25 m . c) o gráfico da posição versus tempo do movimento dos dois objetos é dado por: Exercício 20 Resolução A aceleração do movimento é igual ao coeficiente angular da reta que representa a velocidade, ou seja: = ∆∆ = 20 − 105 = 2 / O movimento é uniformemente variado e sua função horária é: = + + 2 = 0 + 10 + , = 6 : = 10.6 + 6 = 96 Resolução UTI 3/4 Física 1 Questão 1 a) = 2,0.10 / ; = 5,0.10– = . → = = 2,0.105,0.10– = 4.10 / b) ] = 2 → = 2 → = 2.34.10 = 1,5.10 c) = . → = 4.10 . 5.10 = 8.10 / Questão 2 a) De P até Q o móvel desloca ∆ϕ = 3π/2, calculando a variação do espaço temos: ∆S = ∆ϕ∙R ∆S = (3π/2).2 ∆S = 3,0 π m - Calculando o tempo temos v = ∆s/∆t 3π = 3π/∆t ∆t = 1,0 s b) Calculando a velocidade angular temos: v = ω.R 3π = ω.2 ω = 1,5π rad/s Questão 3 ωA = 2.π.f → ωA = 2π.0,25 ωA = 0,5π rad/s ϕA = ϕ0A + ωAt; ϕB = ϕ0B + ω0Bt + αt2/2 ϕA = ϕB π + 0,5π.t = 0 + 0.t + π.t2/2 t2 – t - 2 = 0 Δ = 1 + 8 = 9 t = (+1+3)/2 = t = 2 s Questão 4 Para o disco: ω = Δϕ/Δt → Δt = Δϕ/ω Como o disco gira meia circunferência, Δϕ = π rad, logo: Δt = π/ω O projétil desloca o diâmetro da circunferência, logo: v = ΔS/Δt → v = 2.R/Δt Substituindo o tempo: v = 2.R.ω/π Questão 5 As polias giram com a mesma velocidade linear, logo podemos usar a relação: fA.RA = fB.RB = fC.RC fA = 30 rpm = 0,5 Hz fA.RA = fB.RB → 0,5.10 = fB.20 fB = 0,25 Hz a) O ponto x tem a velocidade linear de B, logo: vB = 2.π.fB.RB → vB = 2.3.0,25.20 vB = 30 cm/s Como as velocidades lineares são iguais, temos: vB = vC; considerando que o ponto y tem a velocidade linear da polia C temos: vC = 30 cm/s b) A polia B gira em sentido contrário a polia A, ou seja, sentido anti-horário. fB = 0,25 Hz c) A polia C gira em sentido contrário a polia B, ou seja, sentido horário. fB.RB = fC.RC → 0,25.20 = fC.15 fC = 1/3 Hz Como T = 1/f, temos T = 3 s Questão 6 + = 10.1,21,5 + 0,4.10 = = 12 Questão 7 a) = . = 45 + 21 + 34 . 1,2 = 120 b) Considerando o bloco 3: = = . = 34.1,2 = 40,8 Questão 8 – ê = . 1,2.0,15 − 0,15 = . 0,2.0,15. = = 0,3 / = + 2. . ∆ 20 = 10 + 2.0,3. ∆ 400 = 100 + 0,6. ∆ 300 = 0,6. ∆ ∆ = 500 Questão 9 = 4 − → . = 4 − . 600. = 4.1350 − 600.10 = −1 / Questão 10 = . Situação 1: . = 2 . = 2 Situação 2: . = 3 . = 3 Situação 3: 2 . = 3 . = 23 Logo: = 23 = 43 Questão 11 Observe a figura a seguir Questão 12 = . Situação 1: . = 3 . = 3 Situação 2: . = 2 . = 2 Logo: = 23 = 32 Questão 13 a) Analisando o enunciado, podemos fazer o diagrama de forças atuando na caixa. Assim, podemos dizer que: ATF cos F N P F sen θ θ Logo, F cos N F cos P F sen F cos m g F sen F cos F sen m g m gF cos sen θ μθ μ θθ μ μ θθ μ θ μμθ μ θ b) Se o ângulo for igual a zero (Força F na horizontal), teremos que: ATF F F N P F m g μ μμ Questão 14 a) Para o bloco A: FRA = PA - T1 → mA.a = mA.g - T1 10a = 100 - T1 (equação 1) Para o bloco B: FRB = T1 - T2 → mB.a = T1 - T2 4a =T1 - T2 (equação 2) Para o bloco C: FRC = T2 - PC → mC = T2 - mC.g 2a = T2 - 20 (equação 3) Somando as 3 equações, temos: 16a = 80 → a = 5 m/s2 b) Para calcular a T1, basta substituir "a" na equação 1: 10.5 = 100 - T1 T1 = 50 N Para calcular T2, basta substituir "a" na equação 3: 2.5 = T2 - 20 T2 = 30 N Questão 15 Para a situação A temos: F1 + F2 = 700 → F2 = 700 - F1 Para a situação 2 temos: F12 + F22 = 5002; Substituindo: F12 + (700 - F1)2 = 5002 → F12 + 49.104 -2.700F1 + F12 = 25.104 2F12 -1400F1 + 24.104 = 0 Por soma e produto, F1' = 300 N; F1'' = 400 Para F1 = 300 N, temos F2 = 400 N Para F1 = 400 N, temos F2 = 300 N Questão 16 Para o corpo A: FRA = T → mA.a = T - FAB 15a = T (equação 1) Para o corpo B: FRB = FAB → mB.a = FAB 5a = FAB (equação 2) Para o corpo C: FRC = PC - T → mC.a = mC.g - T 20a = 200 - T (equação 3) Somando as equações, temos: 40.a = 200 → a = 5 m/s2 Para calcular FAB, basta substituir "a" na equação 2: 5.5 = FAB FAB = 25 N Para calcular a Tração, basta substituir "a" na equação 1 ou na equação 3: 20.5 = 200 - T T = 100 N Questão 17 Para o corpo A: FRA = 0 N PXA = T → PA.sen(30°) = T 40.1/2 = T → T = 20 N Para o corpo B: FRB = 0 N PXB = T → 30.sen(θ) = 20 sen(θ) = 2/3 θ = arcsen(2/3) Questão 18 Dados: m = 2 kg; a = 2 m/s2; = 30°; 3 1,7 . A figura mostra as forças agindo no bloco peso P , normal N e atrito A e as respectivas projeções na direção do movimento (x) e perpendicular a ela (y). Aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica na direção x: x x xN A R N sen30° A cos30° m a 1 3 N A 2 2 2 2 N 3 A 8 (I) Na direção y as forças ou componentes estão equilibradas, pois o movimento é retilíneo: y yN A P Ncos30 A sen30 m g 3 1 N A 20 2 2 3 N A 40 (II) Multiplicando a equação (I) por 3 : 3 N 3 A 8 3 (III). Montando o sistema com (II) e (III). 3 N A40 A 10 2 33 N 3 A 8 3 0 4 A 40 8 3 A 10 2 1,7 A = 6,6 N. Questão 19 a) Utilizando para a demonstração a equação de Torricelli: 2 2f iv v 2ad Como o veículo está desacelerando a 0 até parar fv 0 , temos: 2 i0 v 2ad Isolando d e substituindo a velocidade inicial iv por V, ficamos com: 2Vd 2a (1) Aplicando a 2ª Lei de Newton, podemos calcular a aceleração de acordo com o diagrama de corpo livre abaixo: No eixo horizontal (x) : x atF F ma Como, atF Nμ Nma N a m μμ (2) No eixo vertical (y), temos: yF 0 N P N mg (3) As equações (3) e (2) nos fornecem a aceleração: mga a g m μ μ (4) Substituindo a equação (4) em (1) e considerando que o dispositivo com ABS não bloqueia as rodas, então o coeficiente de atrito é o estático eμ finalmente chegamos a uma expressão para a distância percorrida até o veículo parar totalmente. 2 e Vd 2 gμ b) A distância da frenagem é inversamente proporcional ao coeficiente de atrito, isto é, quanto maior este coeficiente, menor é a distância necessária para o veículo parar. Portanto, como o coeficiente de atrito estático atua nos freios ABS e é maior que o coeficiente de atrito dinâmico e d( ),μ μ a distância de frenagem será menor para o veículo com esse dispositivo. Questão 20 Para o equilíbrio temos: N = F + PY; Fat = PX N = F + P.cosθ; Fat = P.senθ; onde: senθ = 0,6/1; cosθ = 0,8/1 e Fat = μ.N Substituindo, temos: μ.N = P.senθ → μ(F + Pcosθ) = P.senθ 0,4(F + 2.9,8.0,8) = 2.9,8.0,6 0,4(F + 15,68) = 11,76 F = 13,72 N UTI 3,4 – Física 2 - Apêndice Exercício 1 Resolução c f f f f f f T T 32 T 32196 5 9 5 9 196 9 5 (T 32) 1764 5T 160 1764 160T 5 T 320,8 F Exercício 2 Resolução a) Numa máquina frigorífica, existe aplicação de trabalho externo sobre o sistema de forma forçada para que se consiga receber calor da fonte fria e ceder para fonte quente juntamente com o trabalho aplicado ao sistema. b) A 2ª Lei da Termodinâmica diz: “É impossível uma máquina térmica, sem ajuda de um agente externo, conduzir calor de um sistema para outro que esteja a uma temperatura maior”. Isto é, espontaneamente o calor flui de uma fonte quente para a fonte fria, mas a máquina frigorífica faz justamente o contrário, devido ao trabalho aplicado ao sistema pelo compressor, revertendo a transferência de calor no sentido contrário, ou seja, da fonte fria para a fonte quente. c) A eficiência "e" de uma máquina frigorífica é dada pela relação entre o módulo do calor retirado da fonte fria 2"Q " e o módulo do trabalho externo " "τ realizado sobre o sistema. 2Qe τ d) A eficiência será: 2Q 200 Je e 400 J e 0,5 ou 50% τ Exercício 3 Resolução a) Usando-se a expressão do calor sensível, Q m c TΔ podemos calcular a temperatura inicial iT, sabendo-se que f iT T TΔ : Assim, i Q m c T 150.000 2.000 1 100 T Δ iT 25 C. b) A taxa de variação da temperatura da água no tempo T , t será: T 75 C t 5 min T 15 C / min t Exercício 4 Resolução Sabe-se que o trabalho realizado por um gás a pressão constante é dado por: p Vτ Δ Sabendo-se os valores de volume inicial e final, pode-se calcular a variação de volume. f i 5 6 6 5 6 p V V 1,5 10 3,5 10 3,0 10 1,5 10 0,5 10 0,075 J ττ τ τ Exercício 5 Resolução a) O trabalho do ciclo ABCDA representado na figura corresponde à área da figura, considerando o sentido horário teremos um trabalho positivo. Os segmentos AB e CD em que temos uma transformação isocórica (volume constante) terão trabalho nulo. No seguimento BC teremos uma expansão volumétrica isobárica conduzindo a um trabalho positivo (gás realizando trabalho sobre o meio externo) e no seguimento DA teremos o gás recebendo trabalho do meio externo, ou seja, um trabalho negativo referente a uma contração de volume à pressão constante. A expressão do trabalho isobárico fica p Vτ Δ 3 BC 15Pa (6 2)m 60Jτ 3 DA 5Pa (2 6)m 20Jτ O trabalho do ciclo é ciclo 60 20 40Jτ Ou ainda pela área do retângulo 3 ciclo (15 5)Pa (6 2)m 40Jτ b) Para calcularmos a maior e a menor temperatura do sistema devemos lembrar os gráficos de isotermas, através da Lei de Boyle-Mariotti Observando o gráfico dado notamos que os pontos de maior e menor temperaturas absolutas são respectivamente C e A. Para calcularmos estes valores de temperatura, lançamos mão da equação de estados dos Gases Ideais pV nRT Isolando T e calculando as temperaturas para os pontos C e A, temos: A maior temperatura 3 C 15Pa 6mT 11,25K J1mol 8 molK E a menor temperatura 3 A 5Pa 2mT 1,25KJ1mol 8 molK Exercício 6 Resolução a) Usaremos a 1ª Lei da Termodinâmica U Q WΔ e como na transformação 1 2 não temos variação de volume ( V 0)Δ não haverá realização de trabalho (W 0) e tivemos absorção de calor (Q 200J), sendo assim U Q,Δ ou seja, U 200J.Δ b) Neste caso, como dispomos da temperatura do ponto 2, usaremos a Lei dos gases ideais para os pontos 2 e 5. O sistema é fechado, logo não há perdas de massa para o exterior. 5 5 2 2 5 2 p V p V T T retirando os valores do gráfico 0 0 0 0 5 2 5 5 2 p 2V 2p V T T T 60 C. T T c) Sabendo que a energia interna depende da somente da temperatura para a condição de gás ideal, para a transformação de 2 5 temos que a variação da energia interna é nula 25( U 0),Δ pois 5 2T T . Logo, a variação da energia interna de 1 5 é igual à transformação 1 2 já calculada anteriormente. Portanto: 15 12 25 15 15 U U U U 200J 0 U 200J. Δ Δ Δ ΔΔ Exercício 7 Resolução a) Neste caso o calor latente é igual ao calor sensível do líquido. lat sensQ Q g f liq liq liqm L m c TΔ Isolando a massa do líquido e substituindo os valores: g f liq liq liq m L m c TΔ liq liq 5 kg 80 cal / gm 1 cal / g C 28 8 C m 20 kg b) O calor trocado pela água resultante do derretimento do gelo é dado pelo calor sensível. sens sens sens Q m c T Q 5 kg 1 cal / g C 28 0 C Q 140 kcal Δ Exercício 8 Resolução Como não foi dada a quantidade total (massa) de água, para resolução deste exercício, é preciso deixar a quantidade de calor em função da massa. A quantidade de calor utilizada para aquecer a água de 20 C até 100 C é: Q m c T Q m 1 80 Q 80 m J Δ Ou seja, o aquecedor forneceu à água 80 m J de calor em 5 minutos. Como este processo durou 5 minutos para ser realizado, então pode-se concluir que a cada minuto o aquecedor fornece 80 m J 5 . Baseado nisto, para a vaporização, a energia necessária para transformar em vapor 80% da massa de água existente no sistema, tem-se que: L v L L Q m L Q 0,8 m 540 Q 432 m J Por uma regra de três simples: 1min 16 m J x min 432 m J 432 mx 16 m x 27 min Logo, o tempo total para o procedimento será o tempo que leva para o aquecimento inicial da água mais o tempo que leva para vaporizar 80% dela. total total t 5 27 t 32 minutos Exercício 9 Resolução Dados: me = 0,3 kg; A = 8 cm2 = 8 x 10- 4 m2; n = 4 x 10-3 mol; T = 27 °C = 300 K; T1 = 57 °C = 330 K; p = 1 atm = 105 Pa; R = 8,3 J/molK. a) No equilíbrio, a pressão exercida pelo gás equilibra a pressão atmosférica, somada à pressão exercida pelo peso do êmbolo. Então, o valor da força exercida pelo gás sobreo êmbolo é: gás e atm 5 4 gás gás gás F m g p A F 0,3 10 10 8 10 F 3 80 F 83 N. b) Aplicando a equação de Clapeyron: gás gás gás gás 3 3 n R TF p A F A V n R T n R TF A h A h F 4 10 8,3 300h 120 10 83 h 0,12 m. c) Supondo que o aquecimento se dê à pressão constante, aplicando a lei geral dos gases: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 p V p V A h A h hh T T T T T T h0,12 h 0,132 m. 300 330 h h h 0,132 0,12 h 0,012 m. Δ Δ Exercício 10 Resolução a) Observe o diagrama a seguir: A B A A B B B A V PP V P V 3 V P b) 30 C 303K CB B C C C PP 3 5 T T 303 T T 505K 232 C Exercício 11 Resolução a) Calculando a massa. 2m d.V d.A.h 70.1.10.10 m 7kg 7000g. Apesar de a neve evaporar, a quantidade de energia envolvida neste processo é o mesmo utilizado caso tivéssemos derretido a neve, esquentado (até 10°C) e vaporizado a água proveniente da neve. Assim sendo: T F VQ m.L m.c. m.LΔθ TQ 7000.80 7000.1.10 7000.600 TQ 7000.(690) TQ 4830000cal 6 TQ 4,83 10 cal b) M.5130 4830000 M 942g Exercício 12 Resolução Dados: mgelo = 20 kg; dchope = 1 g/cm3; Vchope = 1 L = 1.000 cm3 ; cgelo = 0,5 cal/g°C; Tamb = 24,5 °C; Tgelo = –4 °C; t 1 min. a) Assumindo, como sugere o enunciado, que cada litro de chope leve à fusão completa uma massa m de gelo, aplicando a equação do sistema termicamente isolado, temos: gelo fusão chope 3 Q Q Q 0 m.0,5.(0 ( 4)) m.80 10 4 24,5 0 82 m 20.500 m 250 g. b) Ainda considerando a hipótese do item anterior: 0,25 kg 1 min 20 kg t 20 t 0,25 t 80 min. ΔΔΔ Exercício 13 Resolução A transformação AB é isométrica. Então, para os estados A e B: A B B A B A B A p p T0,5 2,5 5. T T T T T Como as transformações BC e DA são isotérmicas, B CT T e D AT T . Então: C B D A T T 5. T T Exercício 14 Resolução 1. atm MgP P A 200P 101.000 102.000 Pa 0,2 P 102 kPa 2. A figura mostra as forças que agem no êmbolo. Para haver equilíbrio: gás atmosferaF P F gás atmP S P P S gásP 0,2 200 101.000 0,2 gásP 0,2 20000 gásP 100.000 Pa I I II II 1 II P V P V T T → II I I II V P V P II I V 102.000 1,02 V 100.000 3. A evolução foi isotérmica T cons tan te U 0Δ Pela Primeira Lei da Termodinâmica U Q W 0 Q WΔ Como ocorreu uma expansão W 0 Q 0 o gás recebeu calor. Exercício 15 Resolução Dados: L1 = 10 cm; L2 = 15 cm; D = 5 cm. Do enunciado e da figura: 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 L L 5 L 5 L (I) L L L T L T (II) Substituindo (I) em (II): 1 1 1 2 1 2 1 1 2 2 L 5 L 10 5 10 15 1,5. 10 Exercício 16 Resolução 1 2 cedidoQ 0 mc mc Q 0 cedido150 1 (16 5) 150 1(16 31) Q 0 cedido 2 cedido 1650 2250 Q 0 Q 600cal 6 10 cal Portanto, a quantidade de calor cedido, em 210 calorias, é igual a 6. Exercício 17 Resolução Dados: p = 1,0 105 N/m2; V1 = 2,0 10–3 m3; V2 = 1,5 10–3 m3; T1 = 300 K; Q = 375 J. a) Equação geral dos gases perfeitos: 1 1 2 2 1 2 p V p V T T . Como a transformação é isobárica: 1 2 1 2 V V T T . Substituindo os valores dados: 3 3 2 2 2 2 10 3,5 10 300 T T 150 3,5 T 525 K. b) Primeira lei da termodinâmica, a variação da energia interna (U) é igual à diferença entre o calor recebido (Q) e o trabalho realizado (W): U = Q – W. Tratando-se de uma transformação isobárica, o trabalho realizado é: W = p V. Assim: U = Q – p V ΔU = 375 – 105(3,5 10–3 – 210–3) ΔU = 375 – 105(1,5 10–3) U = 225 J. Exercício 18 Resolução a) Como o ciclo é anti-horário, o trabalho realizado é negativo e seu módulo é dado pela área interna ao ciclo, que forma um trapézio. Wciclo = -ATrap Wciclo = – B A C D D A (V V ) (V V ) (p p ) 2 Wciclo = – 5 (3 1) (2,5 2) (2 1) 10 2 Wciclo = -1,25 105 J. b) Como o trabalho é negativo, o sistema gasoso está recebendo trabalho, operando como refrigerador. c) Aplicando a equação geral dos gases ideais: C C A A C A 5 C C A C 5 A A p V p V T T p V T 2 10 2,5 300T p V 1 10 1 TC = 1.500 K. Exercício 19 Resolução Dados: n = 0,5 mol; pA = pC = p0 = 150 kPa = 1,5 105 Pa; pB = 3 p0 = 4,5 105 Pa; VA = VB = V0 = 8,3 L = 8,3 10–3 m3; VC = 2 V0 = 16,6 10–3; cv = 10 J/mol.K e cp = 15 J/mol.K. a) A etapa AB do processo dá-se a volume constante, VA = VB = V0, portanto, uma transformação isométrica (isovolumétrica ou isocórica). Assim: WAB = 0. b) Da equação de Clapeyron: p V = n R T p VT n R Aplicando essa expressão aos três pontos: 5 3 0 0 A p V 1,5 10 8,3 10T n R 0,5 8,3 TA = 300 K. 0 0 0 0B 3 p V p VT 3 n R n R = 3 TA = 3 (300) TB = 900 K. 0 0 0 0C p (2 V ) p VT 2 n R n R = 2 TA = 2 (300) TC = 600 K. c) Quando é dado o calor específico molar, a expressão do calor sensível torna-se: Q = n c T. A etapa AB é isométrica, usamos o calor específico molar a volume constante: QAB = n cv T = 0,5 (10) (900 – 300) QAB = 3.000 J A etapa CA é isobárica, usamos o calor específico a pressão constante: QBC = n cp T = 0,5 (15) (600 – 900) QBC = – 2.250 J Exercício 20 Resolução Dados: área da seção transversal do cilindro: S; comprimento do cilindro: L e nA = 2 nB. a) O sistema entra em equilíbrio quando as pressões se equilibram. Aplicando a equação de Clapeyron para ambos os gases: PAVA = nA R T e PBVB = nB R T. Dividindo uma expressão pela outra, obtemos: A A B B B B V n 2n 2 V n n VA = 2 VB. Mas a soma dos volumes das partições dá o volume do cilindro: VA + VB = S L 2 VB + VB = S L VB = 1 3 S L VA = 2 3 S L. b) Como a área da seção transversal é constante, os comprimentos das partições são diretamente proporcionais aos respectivos volumes. Então, no equilíbrio: LA = 2L 3 O enunciado afirma que, no início, as partições têm volumes iguais, ou seja, o comprimento inicial de cada partição é L 2 . Assim, o deslocamento da parede até o equilíbrio é: L = 2 LL 3 2 L = L 6 . Resolução UTI – Física 2 Questão 1 Dados: A = 50°; mínδ = 30°. Pelo gráfico, vemos que, quando se trata de desvio mínimo os ângulos de incidência e de emergência são iguais. 1 2mín . Substituindo valores na expressão dada: δ = 1θ + 2θ – A mín 2 A 30 2 50 40 . Questão 2 D = diâmetro do Sol L = Distância do Sol à Terra d = diâmetro do lapís h = altura do lápis Utilizando razão e proporção, temos: D/d = L/h 14.108/7.10-3 = 15.1010/h h = 7,5.10-1 m h = 0,75 m Questão 3 a) Podemos utilizar o Teorema de Pitágoras. D2 = AB2 + CB2 → D2 = 802 + 602 D = 100 cm b) Considere o esquema a seguir: Questão 4 Devemos calcular a distância do espelho para que dentro do campo de visão esteja a altura e o comprimento da sala. A largura da sala será a distância do espelho à parede. Para a Altura: H/h = D/d 3/1 = (4 + d)/d d = 2 m Para o comprimento: L/l = D/d' 6/1 = (4 + d')/d' 5d' = 4 d' = 0,8 m O homem precisa ver a parede inteira, tanto na altura quanto no comprimento, logo é necessário escolher a menor distância. Portanto, d = 0,8 m Questão 5 H/h = D/d → 101/1 = (50 + d)/d 101d = 50 + d d = 0,5 m
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