REVISÃO - AV1 BIOFÍSICA

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FACULDADES INTEGRADAS MARIA THEREZA 
CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
DISCIPLINA: BIOFÍSICA 
Profa.: RAQUEL PINNA 
 
Estudo dirigido – Biofísica 
 
INTRODUÇÃO À BIOFÍSICA 
1. Com relação ao conceito de "Ciências" explique os passos seguidos desde a identificação do 
problema até a criação do modelo. 
Identificação do problema> observação> análise> hipótese> teste experimental> modelo 
 
2. Explique com suas palavras por que a física é um conteúdo importante para biologia. 
Vários conceitos da física são aplicados à biologia. 
 
PROPRIEDADES DA MATÉRIA 
3. Sabemos que o peso é uma força que relaciona a massa com a gravidade (P= m x g). 
Considerando as duas situações abaixo, qual o peso de um corpo de massa igual a 10kg: 
 
a) Na superfície da Terra (g= 9,8 m/s²) 
98 N 
 
b) Na superfície de Marte (g= 3,724 m/s²) 
37,24 N 
 
c) Na superfície da Lua (g= 1,6 m/s2) 
16 N 
 
4. Estamos em 2030 e um homem finalmente conseguiu pisar em Marte! Com relação a esta 
notícia futurológica responda: 
 
a) Se medirmos a massa do astronauta na Terra e em Marte, a massa irá variar ou será 
constante? Explique. A massa é sempre constante e corresponde à quantidade de matéria 
de um corpo. 
 
b) A partir do mesmo raciocínio da questão anterior, o peso será alterado? O peso será 
alterado, pois depende do valor da aceleração da gravidade. 
 
 
5. Precisamos de muito oxigênio! A respiração desse átomo é muito importante para toda a vida 
na terra. Na frase acima existe um sutil erro conceitual. A luz da ciência, explique qual o erro 
da afirmação. A confusão da molécula de O2 que faz parte da atmosfera e o átomo de O. 
 
6. A umidade do ar torna o calor e o frio mais difíceis de serem tolerados. Lembrando que a 
umidade do ar está relacionada à porcentagem de água contida no ar, justifique essa 
afirmação. 
Porque a água tem um calor específico muito grande. Isso significa que a capacidade de a 
água absorver ou ceder calor ao nosso corpo é, também, muito grande. Quando a umidade 
do ar é grande, a capacidade calorífica do ar úmido aumenta, aumentando a absorção de calor 
do nosso corpo pelo ar ou a transferência de calor do ar para o nosso corpo, o que acentua a 
sensação térmica correspondente. ATENÇÃO: a questão não trata de evaporação e nem de 
condensação 
 
7. Você põe água para ferver numa panela. Que alteração a intensidade da chama do fogão 
causa na temperatura da água antes da fervura e durante a fervura? Explique. 
Quanto mais intensa a chama do fogão, maior quantidade de calor será fornecida à água. 
Antes da fervura, ao se aumentar a intensidade da chama, a água se aquecerá mais 
rapidamente (a variação na temperatura será mais rápida), e vice-versa. Após a fervura se 
iniciar, não haverá nenhuma alteração na temperatura, uma vez que a água já atingiu o seu 
ponto de ebulição. 
 
8. O gráfico a seguir fornece o tempo de cozimento, em água fervente, de uma massa “m” de 
feijão em função da temperatura. Sabe-se que a temperatura de ebulição da água, em uma 
panela sem tampa, é função da pressão atmosférica local. Na tabela a seguir, encontramos a 
temperatura de ebulição da água em diferentes pressões. Ao nível do mar (altitude zero), a 
pressão atmosférica vale 76 cm Hg e ela diminui 1,0 cm Hg para cada 100 metros que 
aumentamos a altitude. 
 
 
 
 
 
Analise as afirmações. 
 
I. Ao nível do mar, essa massa m de feijão irá demorar 40 minutos para o seu cozimento. 
II. O Mar Morto encontra-se aproximadamente 400 metros abaixo do nível dos mares 
(altitude –400 m). Nesse local, o mesmo feijão demoraria 30 minutos para o seu 
cozimento. 
III. O tempo de cozimento desse feijão seria de 1,0 hora em um local de altitude 
aproximadamente igual a 1,0 km. 
IV. Se esse feijão estivesse no interior de uma panela de pressão fechada, cuja válvula 
mantém a pressão interna a 1,42 atm (1,0 atm equivale a 76 cm Hg), independentemente 
do local, o tempo de cozimento seria de aproximadamente 10 minutos. 
 
É (são) verdadeira (s): 
 
a) somente I. 
b) somente I e III. 
c) somente I, II e IV. 
d) somente II, III e IV. 
e) I, II, III e IV. 
 
9. Da sequência dada, indique qual é substância pura e qual é mistura: ferro, água, granito, 
cerveja, cloro, chocolate, magnésio, açúcar, álcool, ar empoeirado, ar limpo. 
Pura: ferro, água, cloro, magnésio, açúcar, álcool. 
Mistura: granito, cerveja, chocolate, ar empoeirado e ar limpo. 
 
10. Quantas fases estão presentes em cada um dos seguintes sistemas bem misturados: 
 
a) quartzo puro + areia 2 fases 
b) areia + sal 2 fases 
c) areia+ sal+ açúcar 2 fases 
d) areia + sal + açúcar + água líquida 2 fases 
e) areia + sal + açúcar + água + gasolina 3 fases 
f) areia + sal + açúcar + água + gasolina + cobre metálico 4 fases 
g) todos os precedentes + gelo 5 fases 
 
 
11. João ao fazer suco de maracujá na sua casa percebeu, depois 
de um certo tempo, que ele ficava com duas fases, indicadas por 
uma cor amarela mais forte na parte cima e uma mais pálida na 
parte de baixo. 
 
Responda: este suco que João irá servir para as suas visitas é 
uma solução homogênea ou heterogênea? 
Trata-se de uma mistura heterogênea pois podem ser 
visualizadas 2 fases. 
 
 
12. Dedé, para sua a apresentação de trabalho da matéria de química, afirmou para sua 
professora que conseguiu a partir de um processo físico, separar a molécula de água em 
oxigênio e hidrogênio. Considerando que ele não inovou e usou métodos físicos de separação 
já conhecidos, qual a resposta você daria para tal afirmação? 
As ligações químicas entre os átomos que compõem uma molécula só podem ser rompidas 
através de reações químicas, ou seja, através de processos químicos em que a identidade das 
substâncias é alterada. Os processos físicos não alteram a identidade das substâncias. 
 
 
13. As densidades dos gases são menores do que as dos líquidos. Explique. 
A densidade dos gases é menor porque suas moléculas estão mais espalhadas no espaço, ou 
seja, os gases possuem maior volume. Como o valor da densidade é dado pela fórmula d= 
m/V, quanto maior o volume menor a densidade. 
 
14. Por que as densidades da maioria dos líquidos diminuem com o aumento da temperatura? 
Quando a temperatura aumenta, os átomos possuem mais energia cinética e se afastam um 
dos outros fazendo com que o volume aumente. Como o valor da densidade é dado pela 
fórmula d= m/V, quanto maior o volume menor a densidade. 
 
15. Se aquecermos uma panela de água no Rio de Janeiro e a mesma panela na cidade de 
Teresópolis, o ponto de ebulição da água é o mesmo? 
Considere que a cidade do Rio de Janeiro está no nível do mar e a cidade de Teresópolis está 
a aproximadamente a 900 metros acima desse nível e que as condições de aquecimento 
foram iguais. 
O ponto de ebulição não será o mesmo porque em maiores altitudes a pressão atmosférica é 
menor fazendo com que a temperatura de ebulição seja menor do que ao nível do mar. 
 
16. O que é uma solução saturada? E uma solução supersaturada? 
Solução saturada é aquela que contém a quantidade máxima de soluto dissolvido no solvente. 
Solução supersaturada é aquela que possui mais soluto do que a quantidade que o solvente 
é capaz de dissolver. 
 
17. Baseado nas figuras abaixo responda: Por que na figura II a lâmpada acende e na figura I 
não? 
 
 
Na figura II a lâmpada acende porque a dissolução de sais na água aumenta a 
condutibilidade do meio devido à presença de íons na solução. 
 
18. O que é um elétron? E um próton? 
Elétron – é uma partícula carregada negativamente que fica ao redor do núcleo atômico 
Próton –é uma partícula carregada positivamente localizada no núcleo do átomo 
 
19. Qual a principal diferença do modelo de Dalton com relação ao de Thomson? E com relação 
ao modelo de Rutherford. 
Modelo de Dalton – o átomo é uma partícula indivisível (bola de Bilhar) 
Modelo de Thomson – o atómo é formado por cargas positivas e negativas que estão em uma 
esfera densa (pudim de passas) 
Modelo de Rutherford – o átomo é formado por partículas positivas e negativas. As cargas 
positivas se encontram em um núcleo denso enquanto as cargas negativas ficam ao redor do 
núcleo ocupando grandes espaços (modelo planetário) 
 
20. Qual a principal diferença modelo de proposto por Bohr e Sommerfeld em relação aos modelos 
do item anterior? 
O modelo de Bohr e Sommerfeld propõe que os elétrons estão em movimento ao redor do 
núcleo em orbitas elípticas e que ocupam níveis de energia diferentes. Quando absorvem 
energia os elétrons podem passar para um orbital mais energético; quando perdem energia 
voltam para o seu orbital de origem liberando um fóton (luz). 
 
21. A professora, em sua aula de física, abriu uma discussão sobre o comportamento da luz. De 
um lado um grupo afirmou que a luz era uma partícula, o outro lado afirmou que a luz era uma 
onda. Faça uma pesquisa rápida e determine quem ganhou a disputa. 
A luz possui propriedades físicas de partícula e de onda. Esse fenômeno foi denominado de 
dualidade partícula-onda e foi proposto por De Broglie. 
 
22. O enxofre (S) queima em oxigênio (O) formando o composto dióxido de enxofre (SO2), cuja 
composição é 50,0% S e 50,0% O, em massa. 
 
a) Se 3,71 g de S são queimados, quantos gramas de dióxido de enxofre são formados? 
7,42g de SO2 (lei das proporções constantes) 
 
 
b) Se 4,08 g de O são consumidos na queima de certa quantidade de enxofre, quanto de dióxido 
de enxofre é formado? 
8,16g de SO2 (lei das proporções constantes) 
 
 
 
ENERGIA 
 
23. Qual a diferença entre energia e trabalho? 
Energia – capacidade de produzir trabalho. 
Trabalho – deslocamento realizado em função de uma força. 
 
24. Um tipo de energia pode se transformar em outra? Explique. 
Sim. Pela lei da conservação da energia, existem dois tipos de energia: cinética e potencial, e 
uma pode se converter na outra. 
 
25. Uma pessoa dormindo tem energia cinética? Explique. 
Não, porque seu corpo está parado tomando como referencial a cama. 
 
26. De cada um dos exemplos seguintes, dados aos pares, qual tem maior energia potencial: 
 
a) Uma bola de golfe ou uma bala de canhão, a 1 m acima da superfície da terra? 
A bala de canhão (maior massa). 
 
 
b) Uma bola de golfe a 1 m acima da superfície da terra ou uma bala de canhão a 2 m 
acima da superfície da terra? 
A bala de canhão (maior massa e maior altura). 
 
c) Uma bola de golfe na superfície da terra ou uma bola de golfe a 1 m abaixo da 
superfície (em um buraco)? 
A bola de golfe na superfície (maior altura h). 
 
 
27. Duas lagartixas idênticas estão no teto de uma sala. Elas têm a mesma energia potencial? 
Explique. 
As duas lagartixas terão a mesma energia potencial, já que possuem massas iguais, se for 
adotado o mesmo referencial. Se adotarmos níveis de referência distintos, uma mesa para 
uma lagartixa e o piso da sala para a outra, por exemplo, cada lagartixa terá energia potencial 
diferente. 
 
28. A energia potencial elástica foi definida por meio do trabalho realizado por uma força exercida 
sobre uma mola que se alonga em relação a x. Se, em vez de alongar a mola, a força exercida 
sobre ela a comprimisse em relação ao mesmo x, o trabalho seria o mesmo? Justifique. 
Sim, o valor absoluto (módulo) do trabalho seria o mesmo o que varia é a direção. T= F.d 
 
29. Um mesmo corpo, na mesma situação física, pode ter energias mecânicas diferentes? 
Justifique. 
Sim, pois tanto a energia cinética como a energia potencial gravitacional de um corpo 
dependem do referencial adotado. 
 
 
30. Um corpo cai sobre uma plataforma apoiada numa mola e volta (veja 
a figura ao lado). Ele pode atingir na volta uma altura maior do que 
aquela de que foi abandonado? Justifique. 
Não. Se isso acontecesse, a energia mecânica final seria maior do que 
a energia mecânica inicial, que nesse caso é a energia potencial 
gravitacional do corpo na altura em que foi abandonado, o que 
contraria o princípio da conservação da energia. Por esse princípio, 
em uma situação ideal, em que não houvesse perdas, o corpo atingiria 
a mesma altura da qual foi abandonado; em situações reais, ele 
atingiria alturas bem menores. 
 
31. Na cama elástica ou trampolim acrobático (foto abaixo), os atletas sobem, a cada salto, a 
alturas cada vez maiores. Isso não contraria o princípio da conservação da energia mecânica? 
Justifique. 
Não. Se um bloco de pedra, por exemplo, cai sobre o trampolim elástico e sobre esse sistema 
bloco-trampolim não fossem exercidas forças dissipativas, o princípio da conservação da 
energia mecânica seria válido e a energia mecânica permaneceria constante — o bloco saltaria 
atingindo sempre a mesma altura, pois, nesse caso, só interviriam as energias decorrentes do 
campo gravitacional terrestre: a energia potencial gravitacional se transformaria 
exclusivamente em energia cinética e vice-versa. Como essa situação é ideal, o que ocorre, 
como sabemos, é a energia mecânica dissipar-se e o movimento cessar. Mas se quem cai 
sobre o trampolim é um atleta, há que se considerar a sua própria energia potencial, que em 
geral se manifesta externamente na forma de energia potencial elástica dos seus próprios 
músculos. Essa energia é fornecida pelo organismo do atleta e, por meio da ação do próprio 
atleta, se transfere ao trampolim elástico. Desse modo, a energia potencial elástica de seus 
músculos se soma à energia mecânica inicial do sistema atleta-trampolim, que tende a 
aumentar (enquanto o atleta quiser ou puder), por isso ele, enquanto salta, consegue atingir 
alturas cada vez maiores. 
 
32. Porque não observamos um aumento de temperatura, em determinado período de tempo, na 
passagem do estado sólido para o líquido da água? Qual a relação disso com a energia? 
O aumento da temperatura não é percebido porque a energia que está sendo adicionada ao 
sistema está afastando as moléculas (desfazendo as interações intermoleculares que existem 
entre elas). 
 
33. O que é uma reação espontânea? Dê exemplos. 
Reações espontâneas são aquelas em que a variação de energia livre (energia de Gibbs) é 
negativa. Normalmente são reações que liberam energia (exergônicas) e aumentam o grau de 
entropia do sistema.G = H – TS, onde: G= variação de energia livre total (energia de 
Gibbs); H = variação de entalpia; e S = variação de entropia. Exemplos: fissão nuclear de 
elementos naturalmente radioativos, dissolução de sais na água, ferrugem no ferro etc. 
 
34. O que é uma reação não-espontânea? Dê exemplos. 
Reações não-espontâneas são aquelas em que a variação de energia livre é positiva, ou seja, 
necessitam de energia para ocorrer (endotérmicas) ou que diminuem o grau de entropia do 
sistema. Exemplos: processos celulares anabólicos, fusão nuclear 
 
35. Qual a relação entre Entropia e Entalpia? Explique, com suas palavras, essa relação. 
Entropia é o grau de desorganização do sistema e entalpia é o total de energia armazenado 
nas ligações químicas e interações intermoleculares do sistema. Entropia e entalpia são 
consideradas na fórmula da energia livre de Gibbs para avaliar se as reações ocorrem 
espontaneamente ou não. 
 
36. Como as células obtém energia para reações desfavoráveis? Explique, com suas palavras,como se dá este processo. 
As células utilizam um processo de acoplamento energético, isto é, se utilizam de reações 
energeticamente favoráveis acopladas a reações desfavoráveis para que essas possam 
ocorrer. Essas reações acopladas são catalisadas por enzimas. 
 
37. Uma planta, enquanto viva, é um sistema biológico altamente ordenado no qual a entropia 
diminui. Morta, ela se torna um sistema desordenado, em que a entropia aumenta. Explique 
porque o grau de organização é mantido enquanto a planta está viva apesar de ser um 
processo termodinamicamente desfavorável. 
Enquanto a planta está viva ocorre gasto de energia (obtida da radiação solar e dos nutrientes 
da água e do solo pela fotossíntese) para manter a organização do sistema, ou seja, há gasto 
de energia para manter a baixa entropia. Morta, a planta perde a capacidade de absorver 
energia (o que já começa a ocorrer no seu envelhecimento), e aí prevalecem as 
transformações espontâneas em que o grau de desorganização e a entropia aumentam. 
ONDAS 
 
38. Por que é impossível ouvirmos, aqui na Terra, uma explosão solar? 
As ondas sonoras, sendo ondas mecânicas, não se propagam no vácuo que separa o Sol da 
Terra. 
 
39. Pontue os componentes de uma onda e explique, de maneira sucinta, cada um deles. 
Comprimento de onda ()– distância percorrida em uma oscilação completa 
Frequência (f) – número de oscilações de uma onda em uma unidade de tempo 
Amplitude (A) – altura máxima que uma onda atinge durante a oscilação 
Período (T) – tempo necessário para realizar um ciclo (ou oscilação) completo 
 
40. Fred Flintstone comprou um computador que tem o seu processador funcionando a 
impressionantes 2Hz. Quantos CICLOS este computador é capaz de realizar? Lembre-se f=1/T 
f=1/T, período = ciclo; 2=1/T ; T=1/2; T= 0,5. O computador faz 0,5 ciclos por segundo. 
 
41. É possível transmitir som debaixo d’água? Se afirmativo, por que isso acontece? 
Sim, o som é uma onda mecânica que se propaga em meios que contém matéria. A 
propagação do som é inclusive melhor na água do que no ar. 
 
42. Certo dia Joãozinho saiu com o seu cachorro Rex para passear. Em um determinado ponto 
um barulho de 30 MHz é emitido e o cão sai em disparada para descobrir qual a fonte do 
barulho. Joãozinho, sem entender nada vai atrás de Rex e depois de algum tempo encontra 
seu cão latindo insistentemente para o eletrônico que emitia o som, embora somente o cão 
pudesse ouvi-lo. Por que isso acontece? 
O ser humano é capaz de ouvir frequências de 20 a 20MHz. A frequência de 30MHz é inaudível 
para o ser humano, mas é perceptível para outros animais como o cachorro. Acima de 20MHz 
as frequências sonoras são denominadas de ultrassom e abaixo de 20Hz de infrassom. 
 
 
43. Analise o gráfico mostrado a seguir que apresenta as curvas do nível de intensidade da 
audição humana em função da frequência do som ouvido e responda: 
 
a) Qual o intervalo de frequências em que as pessoas ouvem melhor? Justifique. 
Pode-se supor que as frequências dos sons que podem ser ouvidos com menor índice de 
intensidade sonora são as mais fáceis de se ouvir. Pelo gráfico, adotando 0 dB para esse 
nível, podemos considerar o intervalo aproximado entre 600 Hz e 7 000 Hz como aquele em 
que as pessoas ouvem melhor. 
 
b) Nós ouvimos melhor a fala grave ou a aguda? Justifique. 
Considerando esse intervalo de frequências e observando que a área do gráfico se amplia 
para a região de maior frequência, dos sons mais agudos, podemos concluir que ouvimos 
melhor não só a fala aguda, mas também os sons mais agudos. 
 
 
 
44. O que são ondas eletromagnéticas? 
São ondas formadas a partir da oscilação de elétrons. É formado um campo elétrico e um 
campo magnético que são perpendiculares entre si. A onda eletromagnética é resultado dessa 
interação entre os dois campos. 
 
45. Você vê um relâmpago e, ao mesmo tempo, ouve o ruído que ele gera em um rádio. Depois 
de alguns segundos você ouve o som do trovão gerado por esse relâmpago, que se propaga 
através do ar. 
 
a) Por que os relâmpagos provocam ruídos nos rádios? 
Os relâmpagos são correntes elétricas, temporárias, de alta intensidade. São, portanto, 
pulsos eletromagnéticos que geram ondas eletromagnéticas cuja frequência pode ser 
captada pelo rádio quando sintonizado em AM. 
 
b) Por que o ruído do relâmpago é ouvido no rádio antes de ouvirmos o trovão, também gerado 
pelo relâmpago e ouvido diretamente através do ar? 
O ruído do raio ouvido pelo rádio chega a ele por meio dessa onda eletromagnética que, 
como toda onda eletromagnética, se propaga com a velocidade da luz (3,0 ? 108 m/s). Já o 
ruído do trovão chega até nós diretamente por meio de uma onda sonora que se propaga no 
ar com velocidade muito menor (340 m/s, a 20 °C), por isso demora mais a ser ouvido. 
 
46. Durante um processo de investigação, uma conversa telefônica foi gravada e surgiu a 
necessidade de se confirmar se uma determinada voz era ou não do senhor X. Para isso, a 
voz gravada foi analisada em laboratório. Qual qualidade fisiológica do som é decisiva para se 
concluir se essa voz era ou não dele? 
Timbre – conjunto de frequências naturais emitida 
 
 
 
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 
 
47. Qual ou quais propriedades diferencia uma onda de rádio e os raios gama? Explique. 
O comprimento de onda e a frequência. Ondas de rádio tem comprimento de ondas maiores e 
frequências menores; já os raios gama possuem altíssima frequência e pequeno comprimento 
de onda. 
 
48. Existe algum tipo de onda eletromagnética onde seu efeito seja visível ao ser humano? Se 
sim, qual? 
Sim, as ondas eletromagnéticas de comprimento entre 380nm a 740nm que pertencem a faixa 
do visível. 
 
49. Por que os raios  podem ser perigosos a saúde humana? 
São radiações de alta frequência, que carregam grande quantidade de energia e que são 
capazes de ionizar átomos e moléculas (radiações ionizantes). 
 
50. Ondas de rádio é um tipo de onda eletromagnética? Dê exemplos de ondas de rádio. 
Sim, ondas de rádio são ondas eletromagnéticas. Exemplos: VHF, MF, LF, VLF etc. 
 
51. Pontue algumas características com relação ao infravermelho. 
São ondas eletromagnéticas que possuem frequência imediatamente abaixo do visível e que 
são percebidas como calor. São produzidas pela vibração de átomos e moléculas. 
 
 
52. A luz branca é composta somente por um tipo de comprimento de onda? Dê exemplos. 
Não, a luz branca é composta por vários comprimentos de onda dentro da faixa do visível. É 
uma cor policromática. Como exemplo podemos citar a decomposição do branco quando o 
feixe de luz passa por um prisma.