Gabarito Seg. Fase em Pdf - CDCC

VII OLIMPÍADA REGIONAL DECIÊNCIAS2005Gabarito - Segunda FaseQuestões1. Em 1882, o cientista T. W. Engelmann realizou um experimento para verificar quecomprimentos de onda da luz eram mais eficientes na fotossíntese. Para isso, ele iluminou umfilamento de alga verde Spirogyra com diferentes comprimentos de onda e no meio de culturacolocou também bactérias que são atraídas pelo oxigênio (aeróbias). Observou, depois de algumtempo, maior concentração dessas bactérias nos seguimentos do corpo da alga iluminados pelasluzes azul e vermelha, como esquematizado abaixo. Como você explica este resultado?R.: Se as bactérias são atraídas por oxigênio, uma maior concentração delas indica uma maiorconcentração de oxigênio. Na figura observa­se uma maior concentração de bactérias noscomprimentos de onda relativos ao azul e ao vermelho, indicando uma maior concentração deoxigênio nestas regiões. Conclui­se então que estes comprimentos de onda são melhor aproveitadospela clorofila para a realização da fotossíntese, visto que o oxigênio é um de seus produtos.2. Segundo a Teoria da Relatividade a velocidade máxima com que uma informação pode sertransmitida é a velocidade da luz. Isto pode dificultar a comunicação entre pessoas que seencontrem em planetas diferentes. Suponha que, daqui a alguns anos, você esteja na Terraconversando pelo telefone com um amigo que está em Marte. Sabendo que a velocidade da luz éde 300.000 km/s e que a distância Terra­Marte no momento da conversa é de 300 milhões dequilômetros, quanto tempo você teria que esperar entre o instante em que você termina defazer uma pergunta e o instante em que você começa a ouvir a resposta do seu amigo?R.: Terei de esperar o tempo para que o sinal seja enviado até Marte e o tempo que o sinal com aresposta levará para retornar até a Terra. Como o sinal enviado por ondas de rádio que tem amesma velocidade que a luz terei que esperar o tempo para que este sinal percorra duas vezes adistância entre a Terra e Marte. Ou seja,300.000.000 km2× =2×1000 s=2000 s .300.000 km/sTambém podemos expressar este resultado em minutos2.000 s=33 min 20 s=33,333... min .3. Uma das conseqüências do aumento da incidência de radiação ultravioleta sobre os oceanos é a

destruição do fitoplâncton. Como isto afeta a vida marinha?R.: O fitoplâncton pertence ao nível trófico dos produtores, isto é, eles são os responsáveis pelatransformação da energia da luz solar em energia química que é utilizada pelos seres vivos. Todosos indivíduos de outros níveis tróficos que dependem do fitoplâncton para se alimentar, direta ouindiretamente, são afetados. Além disso, a morte do fitoplâncton diminui a produção de oxigêniopor fotossíntese.Assim a vida marinha como um todo pode sofrer uma grande redução devido a um aumento daincidência de luz ultravioleta sobre os oceanos.4. Qual a altura (h) máxima da base de um espelho colocado na vertical para que uma pessoacujos olhos estão a 1,60 m do chão possa ver os seus pés? Considere que os olhos estão nomesmo plano vertical que os pés.hR.: Observe o diagrama. O pés são representados pelo ponto P, os olhos por O e o local onde a luz érefletida sobre o espelho por E. Seja EH o segmento horizontal que une E ao segmento OP. Como oângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão ( I = R ), os triângulos OEH e PEH sãosemelhantes, então OH = HP. Portanto a altura máxima da base do espelho deve ser igual àmetade da distância entre os olhos e os pés, ou seja, 80 cm.OHRIEhPVII Olimpíada Regional de Ciências – 2005 2

5. Explique como funciona o efeito estufa e qual a sua importância para a vida na Terra.R.: A atmosfera é transparente para a maior parte da radiação visível proveniente do Sol. Estaradiação atravessa a atmosfera e em grande parte é absorvida pela superfície (continentes eoceanos). Quando aquecida a superfície emite na região do infravermelho para o qual a atmosferanão é totalmente transparente. Alguns gases da atmosfera, especialmente o dióxido de carbono(CO 2 ) e o vapor de água (H 2 O), absorvem esta radiação e a reemitem, tanto de volta para asuperfície como para outras regiões da própria atmosfera.Assim a energia que foi absorvida pela superfície sai bem lentamente para o espaço. A atmosferaage como se fosse um cobertor que permite a entrada da energia solar mas que dificulta sua saída.Isto faz com que a temperatura média na Terra seja superior à que seria sem este efeito. O efeitoestura também evita que a temperatura na superfície sofra variações muito rápidas. Sem ele adiferença de temperatura entre o dia e a noite seria muito maior do que é.A vida da Terra se beneficia destes dois fatores. A temperatura média na Terra é adequada para odesenvolvimento da vida e os seres vivos não são submetidos a variações extremas de temperatura.6. Na estratosfera encontramos três formas diferentes do elemento oxigênio: átomos de oxigênio(O), oxigênio molecular (O 2 ) e ozônio (O 3 ). O ozônio é muito importante para a vida na Terrapela sua capacidade de absorver radiação ultravioleta (UV), funcionando como um filtro queimpede que esta radiação atinja a superfície em grande quantidade.Os gases representados pela sigla CFC são utilizados principalmente como substânciasrefrigerantes em geladeiras, condicionadores de ar, etc. Estes gases são bastante estáveis e debaixíssima toxicidade, não representando nenhum problema na troposfera. Porém eles sedifundem lentamente para a estratosfera e aí se tornam vilões.Em 1974, Mario Molina e Sherwood Rowland propuseram um mecanismo detalhando adestruição do ozônio pelo CFC. Na estratosfera os CFC estão expostos aos raios UV. Quandouma molécula de CFC absorve radiação ultravioleta ela se decompõe liberando um átomo decloro (Cl). Esta reação é representada assim:CF 2 Cl 2 UV CF 2 Cl Cl (equação 1).O átomo de cloro é muito reativo e pode reagir com o ozônio:O átomo de cloro é regenerado pela reação:Cl O 3 ClO O 2 (equação 2).ClO O Cl O 2 (equação 3).Com base nestas equações explique porque uma pequena quantidade de CFC podecausar uma grande redução na quantidade do ozônio presente na estratosfera.R.: Os átomos de ozônio são destruídos pela presença de átomos livres de cloro em uma reação quetambém produz ClO (equação 2). Mas o cloro livre é regenerado pela reação do ClO com oxigêniolivre (equação 3), ficando novamente disponível para atacar outras moléculas de ozônio, em umciclo que pode se repedir inúmeras vezes. Assim uma pequena quantidade de CFC pode destruiruma quantidade muito grande de ozônio.7. Observe os esquemas abaixo. Identifique qual representa o olho normal (emetrope), o olhomíope e o olho hipermetrope. Para os olhos que necessitam de correção, explique qual adificuldade que a pessoa encontra na visão e que tipo de lente deve ser usada.R.: 1 – olho míope, dificuldade em focalizar objetos distantes, lente divergente.VII Olimpíada Regional de Ciências – 2005 3

1 2 32 – olho normal (emetrope).3 – olho hipermetrope, dificuldade em focalizar objetos próximos, lente convergente.8. O índio aprende que quando está pescando às margens dos rios com flecha, se esta for lançadaexatamente na posição em que o peixe é visualizado, ele não o acertará. Por quê?R.: O índio vê o peixe porque a luz refletida pelo peixe viaja até seu olho. Quando a luz passa deum meio para outro ela pode sofrer um desvio, chamado de refração. Isto acontece quando a luzproveniente do peixe sai da água e entra no ar. Este desvio causa a impressão para o índio de queo peixe está em uma posição mais distante do que realmente está. Mas a experiência mostrou parao índio como corrigir a direção em que a flecha será lançada para atingir o peixe.Atividade ExperimentalDeterminando a espessura de um fio de cabelo(Baseado no kit de Óptica Física da Experimentoteca do Ensino Médio)Quando dois feixes de luz se encontram, eles se combinam produzindo algumas regiõesem que a intensidade é maior do que a intensidade de cada um dois feixes enquanto em outrasregiões a intensidade é menor ou mesmo nula.Quando um feixe passa por um obstáculo ele se divide em dois. Se fizermos estes doisfeixes incidirem sobre uma superfície observaremos uma “figura de interferência” que resultada combinação dos dois feixes.Neste experimento você vai calcular a espessura de um fio de cabelo a partir da figura dedifração formada quando um feixe de luz monocromática passa pelo fio.Material● Uma fonte laser.● Uma trena.VII Olimpíada Regional de Ciências – 2005 4