Tópicos Especiais em Científico II - Simulado 1

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Cálculo: Equações Diferenciais
Questão 1)
Um elemento radioativo tem meia-vida de 2 anos. Em um acidente foi liberado no meio certa quantidade deste elemento, de forma que o nível ficou 10 vezes acima do máximo aceitável para a habitação humana. Depois de quanto tempo, aproximadamente, a região será novamente habitável?
Dados: ln2 = 0,7 e ln0,1 = -2,3
A)
12,7 anos.
B)
9,2 anos.
C)
14,3 anos.
D)
7,9 anos.
E)
6,5 anos.
Cálculo: Equações Diferenciais
Questão 2)
A lei de resfriamento de Newton diz que a taxa de variação de temperatura de um corpo em resfriamento é proporcional à diferença entre a temperatura do corpo e a temperatura constante do meio ambiente. Um bolo é retirado do forno e sua temperatura é de 200°C. Cinco minutos depois sua temperatura passa para 100°C. A temperatura do ambiente é de 30°C. Qual será aproximadamente a temperatura do bolo 15 minutos após ter sido retirado do forno?
(Dados: ln =-0,9 sendo e2,7=14,9)
A)
34,2°C
B)
61,4°C
C)
54,8°C
D)
23,6°C
E)
41,4°C
Cálculo: Equações Diferenciais
Questão 3)
Um tijolo, ao cair do décimo andar de um prédio em construção, durante seu movimento de queda, está sujeito a duas forças, a saber: 
- A força da gravidade:  (onde  é o peso do tijolo; , sua massa; e , a aceleração da gravidade local).
- A força de resistência do ar:  ( onde  é a resistência do ar; , a velocidade instantânea do tijolo; e , uma constante de proporcionalidade).
A expressão matemática que descreve o movimento do tijolo durante sua queda é: , em que a função (variável dependente) é a velocidade  e a variável independente é o tempo .
A partir do texto apresentado, avalie as afirmações a seguir.
I - A equação que descreve o movimento pode ser classificada como linear.
II - A equação que descreve o movimento pode ser classificada como de primeira ordem.
III - O fator integrante que possibilita a resolução da equação que descreve o movimento é dado por: .
 
É correto o que se afirma em
A)
I e III, apenas.
B)
I, apenas.
C)
I e II, apenas.
D)
II, apenas.
E)
I, II e III.
Cálculo: Equações Diferenciais
Questão 4)
Equação diferencial ordinária de primeira ordem é uma equação em que aparece uma derivada ordinária de primeira ordem e nenhuma outra derivada. A solução geral de uma equação diferencial é o conjunto de todas as funções que a tornam uma identidade, ou seja, verdadeira para qualquer valor da variável independente, no domínio da função. Se o problema apresentar uma condição inicial, deve-se selecionar, dentre as funções da solução geral, aquela que contém o ponto dado.
 
Considere a equação diferencial
 
 
A alternativa que contém a solução particular dessa equação é
A)
B)
C)
D)
E)
Cálculo: Equações Diferenciais
Questão 5)
Na modelagem matemática de uma situação-problema de engenharia ficou determinada a relação entre uma função e sua taxa de variação instantânea. Essa relação é expressa pela equação . Nessa equação,  é a função (variável dependente),  é a variável independente e  é a derivada da função (sua taxa de variação).
 
A partir do texto apresentado, avalie as afirmações a seguir.
 
I. A equação apresentada pode ser classificada como equação diferencial linear de primeira ordem.
II. A equação apresentada pode ser classificada como equação diferencial de variáveis separáveis.
III. A solução geral da equação apresentada é .
 
É correto o que se afirma em
A)
I, apenas.
B)
I, II e III.
C)
I e III, apenas.
D)
III, apenas.
E)
I e II, apenas.
Ciência dos Materiais
Questão 6)
O desenvolvimento de muitas tecnologias está intimamente associado com a acessibilidade a materiais adequados. O avanço na compreensão das propriedades de um tipo de material é, frequentemente, a força motriz da progressão escalonada de uma tecnologia. Quanto mais familiarizado o engenheiro estiver com as propriedades dos materiais, mais capacitado tecnicamente ele estará para selecionar de forma rentável os materiais conforme as necessidades requeridas num projeto em específico.
 
Disponível em: <https://saberciencia.tecnico.ulisboa.pt/artigos/tecnologia-checklist.php> Acesso em: 28 jan. 2019 (adaptado).
 
Considerando o texto, é correto afirmar que o tipo de material projetado com a combinação das melhores características de dois ou mais elementos é chamado de
A)
metais.
B)
biomateriais.
C)
polímeros.
D)
liga metálica.
E)
compósitos.
Ciência dos Materiais
Questão 7)
A difusão é um processo interatômico fundamental para o desenvolvimento de novos materiais e ligas metálicas, na produção de dispositivos semicondutores e para o beneficiamento de diferentes propriedades em materiais sólidos. O fenômeno de difusão em sólidos está associado à movimentação de átomos de um determinado material (definidos como impurezas) ao longo da estrutura de um segundo material, resultando em um perfil de concentração destas impurezas ao longo das camadas do material, como ilustrado na figura a seguir, que ilustra, em (a) um exemplo de processo de difusão de átomos em estado gasoso em um material sólido e, em (b), os perfis de concentração obtidos, para diferentes intervalos de tempo, para o elemento difundido ao longo da direção x no material sólido.
 
 
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais. 5 ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2012.
 
A respeito das características e mecanismos da difusão interatômica em materiais sólidos, avalie as afirmações a seguir.
 
I. A difusão atômica em sólidos é dependente, entre outros fatores, da temperatura ambiente do processo e da presença de lacunas e vazios intersticiais no material sólido.
 
II. Difusões em sólidos são diretamente influenciadas pelo tempo, ou seja, quanto maior o tempo de difusão disponível, maior a concentração de impurezas difundidas no material.
 
III. A difusão em sólidos é um processo unidimensional, permitindo a obtenção de degraus de concentração de impurezas em distâncias específicas ao longo do material tratado.
 
Está correto o que se afirma em
A)
III, apenas.
B)
I, II e III.
C)
I, apenas.
D)
II e III, apenas.
E)
I e II, apenas.
Ciência dos Materiais
Questão 8)
Vários materiais, que consistem em mais de um tipo de material, têm sido desenvolvidos pela engenharia para viabilizar uma combinação das melhores características de cada um dos materiais que o compõem. A fibra de vidro é um exemplo, no qual fibras de vidro são incorporadas no interior de um material polimérico.
 
Com base no texto apresentado, a fibra de vidro pode ser classificada como
A)
liga polimérica.
B)
biomaterial.
C)
material cerâmico.
D)
material semicondutor.
E)
material compósito.
Ciência dos Materiais
Questão 9)
O resultado de um ensaio de tração, de acordo com a figura a seguir, é registrado (geralmente em um computador) como carga ou força em função do alongamento. Essas características carga-deformação são dependentes do tamanho do corpo de prova. Por exemplo, serão necessárias duas vezes a carga para produzir um mesmo alongamento se a área da seção transversal do corpo de prova for dobrada. Para minimizar esses fatores geométricos, a carga e o alongamento são normalizados em relação aos seus respectivos parâmetros de tensão de engenharia e deformação de engenharia.
CALLISTER JUNIOR, W. D. Ciência e engenharia de materiais. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2021 (adaptado).
 
A respeito do tipo de ensaio mecânico abordado, é correto afirmar que
A)
se  trata de um ensaio não destrutivo por ser uma técnica que analisa os componentes estruturais e suas respostas perante a tração.
B)
se trata de um ensaio destrutivo em que um corpo de prova que representa o mesmo material será testado em mesma situação de serviço.
C)
se trata de um ensaio não destrutivo igual ao ultrassom e à radiografia, pois somente esses ensaios são feitos em laboratório.
D)
se trata de um ensaio destrutivo com intuito de avaliar o comportamento molecular e granulométrico do material, igual à microscopia eletrônica.
E)
se trata de um ensaio não destrutivo, pois mesmo alterando a morfologia do material, este não altera sua composição química.
Ciência dos MateriaisQuestão 10)
Qualquer material constituído de dois ou mais materiais diferentes com propriedades físico-químicas distintas podem ser considerados como material compósito. As propriedades dos compósitos dependem  das características do reforço (quantidade, tamanho, forma e distribuição). O reforço pode ser particulado, fibroso (apresentando fibras longas ou curtas) ou estrutural (laminado).
Com relação ao tipo de matriz que compõe o material compósito, analise as proposições a seguir e a relação entre elas. 
 
I – As matrizes podem ser poliméricas.
PORQUE 
II – As matrizes podem ser compostas por materiais metálicos.
 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.
 
A)
As asserções I e II são proposições falsas.
B)
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa da I.
C)
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa da I.
D)
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
E)
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
Física: Ondulatória e Óptica
Questão 11)
Uma onda é o resultado da perturbação de um meio em equilíbrio, como acontece, por exemplo, ao agitarmos a superfície de certa quantidade de água inicialmente em repouso. Ela pode ser classificada, com relação ao meio de propagação, em eletromagnética e mecânica. Onda eletromagnética é aquela que não precisa de um meio material para se propagar, como acontece com a luz, raios x, raios gama e outros tipos de radiação. Já a onda mecânica é aquela que precisa de meio material para se propagar, por exemplo, ondas em cordas, ondas na água e o som.
O som é uma onda mecânica que se propaga no ar. Sua velocidade de propagação depende da temperatura do meio. A 25ºC sua velocidade tem valor aproximado de 340 m/s. A onda sonora está sujeita à ação de fenômenos ondulatórios comuns a todas as ondas, como difração, refração e reflexão. A reflexão de uma onda é o efeito que acontece quando uma onda incide em um dado meio, encontra um alvo e retorna, no mesmo meio, porém em sentido oposto. Um exemplo da reflexão da onda sonora está relacionado ao fenômeno conhecido como eco. O eco sonoro é a repetição de um som em função da reflexão de uma onda sonora por uma superfície. É um fenômeno perceptível por um observador, quando há entre o mesmo e o obstáculo uma distância superior a 17 m. O efeito do eco é geralmente perceptível dentro de cavernas e ambientes fechados.
Dado o exposto, avalie a situação-problema a seguir.
 
Um viajante está em uma mata aberta e vê na sua frente uma grande montanha que está a “x” metros de distância de onde ele se encontra. Para calcular o valor dessa distância, o viajante lembra das aulas de física sobre ondas sonoras e o fenômeno do eco, e decide gritar a palavra “Alô”. Após 3 segundos, o viajante ouve sua própria voz refletida pela montanha, ou seja, ele ouve o eco da sua voz após 3 segundos de ter pronunciado a palavra “Alô”. Sabendo que a temperatura ambiente é de 25ºC, é correto afirmar que a distância "x", em metros, que a pessoa se encontra em relação à montanha é de
A)
1020.
B)
510.
C)
210.
D)
2040.
E)
340.
Física: Ondulatória e Óptica
Questão 12)
Ondas são perturbações de um meio inicialmente em equilíbrio. As perturbações se propagam pelo meio com um movimento periódico conhecido como Movimento Harmônico Simples (M.H.S.). As ondas apresentam propriedades interessantes como reflexão, refração, interferência etc. Com relação à interferência, as mesmas podem ser classificadas como construtiva (quando as ondas estão em fase) e destrutiva (quando estão em oposição de fase). Os movimentos das ondas podem ser descritos por equações matemáticas conhecidas como funções de onda.
Diante disso, considere a situação apresentada a seguir.
Num laboratório, foram geradas duas ondas, modeladas pelas funções de onda: f(x,y)=2sen(2x-3t) e g(x,y)=2sen(2x+3t), com unidades no sistema internacional. 
Sabendo-se que x representa a coordenada espacial e y, a coordenada temporal das ondas e que as mesmas se propagam em sentidos opostos, pode-se afirmar que a onda superposta, ou seja, a onda resultante terá máxima amplitude de:
A)
2 m
B)
5 m
C)
1 m
D)
4 m
E)
0 m
Física: Ondulatória e Óptica
Questão 13 - (Enade, 2008) )
Na flauta, o tubo sonoro ressoa notas diferentes, com frequências diferentes, de acordo com o número de furos fechados pelos dedos do flautista.
 
Com os furos todos tampados, é gerada a nota lá, de 440 Hz. Abrindo alguns furos, de modo a ressoar 2/3 do tubo, a frequência, em hertz, será
A)
145
B)
880
C)
1.000
D)
293
E)
660
Física: Ondulatória e Óptica
Questão 14)
A figura A mostra uma mola de massa desprezível de constante elástica k suspensa na vertical. A figura B mostra a mesma mola sustentando na extremidade livre um bloco de massa m. Adote o valor da aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e pi = 3.
                              
Se colocarmos o sistema B para oscilar ele terá período de oscilação igual a
A)
0,5 segundo.
B)
0,4 segundo.
C)
0,7 segundo.
D)
0,6 segundo.
E)
0,3 segundo.
Física: Ondulatória e Óptica
Questão 15)
Uma corda está esticada entre dois suportes fixos, separados por 1 m, e a tensão da corda ajustada até a sua frequência fundamental é 440 Hz. Qual a velocidade das ondas transversais nessa corda?
A)
880 m/s
B)
240 m/s
C)
480 m/s
D)
660 m/s
E)
380 m/s
Fenômenos de Transporte
Questão 16)
O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro através de três mecanismos conhecidos: condução, convecção e radiação. Apesar de terem suas particularidades quanto à forma de transportar a energia em forma de calor, existem princípios básicos que regem esses três mecanismos.
Quanto à semelhança entre os mecanismos de transferência de calor, assinale a alternativa correta.
A)
Nos três mecanismos, há a propriedade de se transferir o calor através de vácuo, sendo o calor transportado do meio com maior temperatura para o com  menor temperatura.
B)
Nos três mecanismos, há a propriedade de se transferir o calor em meios isotérmicos, ou seja, em meios em equilíbrio térmico.
C)
Nos três mecanismos, a condição necessária para o transporte de calor é a existência de um meio físico para a transferência, sendo o calor transportado do meio com maior temperatura para o com menor temperatura.
D)
Nos três mecanismos, a transferência de calor ocorre por meio de ondas eletromagnéticas que transportam o calor de um corpo com menor temperatura para um corpo com uma temperatura mais elevada.
E)
Nos três mecanismos, a condição necessária para o transporte de calor é a diferença de temperatura entre esses meios, sendo o calor transportado do meio com maior temperatura para o com menor temperatura.
Fenômenos de Transporte
Questão 17)
A produção e a distribuição de alimentos é uma atividade complexa e de alta responsabilidade. Sabe-se que o controle da temperatura retarda a síntese do etileno, que é um hormônio de amadurecimento presente nas frutas, e dificulta a proliferação de microrganismos nocivos à saúde. É usual conservar frutas em câmaras de armazenagem apropriadas, para melhor preservá-las e prolongar a vida útil delas. 
 
Em uma indústria alimentícia, um engenheiro precisa calcular a taxa de perda de calor através da parede de uma câmara de armazenagem que tem 0,3m de espessura. A condutividade térmica do material da parede é 0,9 W/m.K. Sabendo que as temperaturas interna e externa da câmara são, respectivamente, 15 °C e 10 ºC e que se trata de uma parede quadrada de 4m de largura, assinale a alternativa que corresponde ao fluxo de calor calculado pelo engenheiro.
A)
320 W
B)
240 W
C)
380 W
D)
360 W
E)
260 W
Fenômenos de Transporte
Questão 18)
O enunciado geral do teorema de Bernoulli é o seguinte: "Para um escoamento contínuo e permanente, a carga total de energia em qualquer ponto de uma linha de corrente é igual à carga total em qualquer ponto à jusante da mesma linha de corrente, mais a perda de carga entre dois pontos."Na dedução do teorema de Bernoulli, foram feitasvárias hipóteses: a) o escoamento do líquido se faz sem atrito: não foi considerada a influência da viscosidade; b) o movimento é permanente; c) o escoamento se dá ao longo de um tubo de corrente (de dimensões infinitesimais); d) o líquido é incompreensível. O teorema de Bernoulli não é senão o princípio da conservação da energia.
 
NETTO AZEVEDO, J. M.; FERNÁNDEZ, M. F. Manual da hidráulica. ed. 9. São Paulo: Blucher, 2018 (adaptado).
 
Diante do exposto e sobre as aplicações do teorema de Bernoulli, avalie as afirmações a seguir.
 
I. Apresenta menor área no topo que no fundo a configuração mais adequada de chaminés, o que promove uma redução da pressão e um aumento da velocidade de escoamento do ar.
 
II. Compara-se, em medidores de vazão (Venturi, Pitot ou placa de orifício), a velocidade medida em um ponto qualquer da tubulação e em uma região de constrição da mesma tubulação.
 
III. Deve ser maior a pressão embaixo da asa que em cima, considerando a área transversal da asa de um avião, para promover a sustentação do avião no ar.
 
É correto o que se afirma em
A)
I, apenas.
B)
II, apenas.
C)
I e III, apenas.
D)
II e III, apenas.
E)
I, II e III.
Fenômenos de Transporte
Questão 19)
A preocupação com o bem estar animal vem crescendo, devido à necessidade da produção em confinamento como alternativa para aumentar a produtividade, com isso os avicultores têm se atentado para o controle das variáveis ambientais que estão diretamente ligadas ao bom desenvolvimento dos animais confinados, minimizando os fatores de estresse. Para minimizar esses fatores, há crescentes investimentos relacionados ao controle térmico das instalações, buscando o maior potencial produtivo das aves. Quando os galpões avícolas não são termicamente isolados, as amplitudes extremas de temperatura e umidade se refletem no interior dos galpões, podendo provocar elevados índices de mortalidade.
 
ARRUDA, D. Z. Avaliação de ambiente térmico de galpões com e sem isolamento térmico para poedeiras comerciais. Monografia apresentada à Universidade Federal de Mato Grosso. Curso de Graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental, 2018.
 
Entre os isolantes utilizados em galpões avícolas no Brasil, destacam-se o poliestireno expandido (EPS) e o poliestireno extrudado (XPS). A tabela a seguir mostra as espessuras de EPS e XPS necessárias para fornecer a mesma resistência térmica.
Tem-se, ainda, que quando uma chapa do isolante XPS é exposta a uma diferença de temperatura de 20 K, a taxa de calor que atravessa a chapa é 10 W/m2. Assim, sobre a condutividade térmica dos isolantes supracitados, assinale a opção correta.
A)
K(EPS) = 0,056 W/m.K e  K(XPS ) =  0,04 W/m.K
 
B)
K(EPS) = 0,042 W/m.K e  K(XPS ) =  0,03 W/m.K
 
C)
K(EPS)= 0,07 W/m.K e  K(XPS ) =  0,05 W/m.K
 
D)
K(EPS) = 0,028 W/m.K e  K(XPS ) =  0,02 W/m.K
E)
K(EPS) = 0,84 W/m.K e  K(XPS ) =  0,06 W/m.K
 
Fenômenos de Transporte
Questão 20)
O calor é definido como sendo a forma de transferência de energia através da fronteira de um sistema, em uma dada temperatura, para outro sistema (ou o ambiente), que apresenta uma temperatura inferior, em virtude da diferença entre as temperaturas dos dois sistemas. O calor, semelhante ao trabalho, é uma forma de transferência de energia para ou de um sistema. Portanto, as unidades de calor, ou de qualquer outra forma de energia, são as mesmas das do trabalho ou, pelo menos, são diretamente proporcionais a ela. (BORGNAKKE, C.; SONNTAG, R. E. Fundamentos da Termodinâmica. 8ª. ed. São Paulo: Blucher, 2013)
 
Assim, levando em consideração o exposto e com base no seu conhecimento sobre calor, analise as alternativas abaixo e assinale a que identifica corretamente a unidade de calor no Sistema Internacional de Unidades (SI).
A)
Newton
B)
Pascal
C)
Btu
D)
Joule
E)
Caloria