ONC 2022 · 1º ano do ensino médio: prova com gabarito

O filme, A Teoria de Tudo, de 2013, mostra a vida de Stephen Hawking, um dos maiores cientistas do mundo. A obra retrata descobertas relevantes feitas por ele para a ciência, além da sua vida pessoal, como o seu romance com a estudante de Cambridge, Jane Wilde, sua futura esposa, e a descoberta da doença motora degenerativa de Stephen, aos 21 anos. Numa das cenas do filme (imagem abaixo), Stephen conversa com Jane no salão do baile de formatura e em um momento em que lâmpadas* de “luz negra” são acendidas. Ele diz olhando para os casais dançando:

— Viu como a frente das camisas e das gravatas borboletas brilham mais do que os vestidos? —

Jane responde afirmativamente e ele prossegue:

— Sabe por quê? Tide.

— Sabão em pó? — Jane questiona.

— Sim. A fluorescência de ingredientes do sabão em pó que captura a luz ultravioleta…

Fonte: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/the-hand-and-eye-behind-the-theory-of-everything. *Lâmpadas de luz negra são revestidas internamente por um material negro que absorve praticamente toda a radiação visível que seria emitida pela lâmpada e “deixa passar” a luz ultravioleta.

Sobre os aspectos abordados na explicação citada acima, assinale a alternativa correta.

O mais caro hambúrguer do mundo é chamado de “The Golden Boy” e custa € 5000 (cinco mil euros, equivalente a quase 27 mil reais em cotação de meados de junho de 2022). The Golden Boy é vendido pelo restaurante De Daltons na vila de Voorthuizen, na Holanda. Para consumir o hambúrguer os clientes devem fazer o pedido com duas semanas de antecedência e pagar um adiantamento de € 750 (por hambúrguer reservado), dada a exclusividade e luxuosidade dos ingredientes utilizados. A carne do hambúrguer é 100% Wagyu A5 (bife japonês com o mais alto nível de qualidade de carne do mundo), de onde acrescenta-se caviar Beluga, caranguejo real, paleta ibérica espanhola, trufa branca, queijo cheddar inglês, pepino e tomate tigre em conserva no chá Matcha Japonês, maionese de ovo de pato defumada, molho barbecue feito com café Kopi Luwak e uísque escocês Macallan. O pão é feito com massa de champanhe Dom Pérignon, sendo ainda coberto com folha de ouro. Na finalização, o hambúrguer é defumado brevemente com fumaça impregnada de uísque. O restaurante que vende The Golden Boy realiza a doação dos lucros para o Banco Nacional de Alimentos holandês.

Fonte: https://www.de-daltons.com/the-golden-boy/

O tipo de ouro 24 quilates utilizado em alimentos é, em geral, vendido em folhas ou flocos. Se no “The Golden Boy” forem usadas 4 folhas de ouro comestível quadradas de lado igual a 8 cm e com espessura de 200 µm (micrômetros), quantos átomos de ouro são ingeridos por quem consome toda a iguaria? Dados: massa molar do Au = 197 g mol^-1; Densidade do Au = 19,32 g cm^-3; Número de Avogadro = 6,02 × 10²³ mol^-1.

Em diversos aspectos, procedimentos realizados numa cozinha comum assemelham-se àqueles praticados por técnicos químicos em laboratórios. Por exemplo, o preparo de uma solução pode ser diretamente comparado com o preparo de uma bebida a partir de refresco em pó. Um analista de laboratório deve estar atento aos rótulos dos reagentes e às informações fornecidas para que as soluções preparadas atendam aos requisitos necessários. A figura abaixo traz as informações mostradas num rótulo típico de um pacote de refresco em pó.

Fonte: Equipe ONC.

Sobre o exemplo citado acima e as informações mostradas no rótulo, assinale a alternativa correta.

Leia o poema abaixo.

Viviam sempre contentes,
No seu buraco metidos,
Quatro ratinhos valentes,
Quatro ratos destemidos,

Despertaram certo dia
Com vontade de comer,
E logo à mercearia
Dirigiram-se a correr.

O primeiro mais ladino,
A uma salsicha saltou,
E um bocado pequenino
Dessa salsicha papou.

Eu choro do rato a sina,
Que a tal salsicha matou,
Por causa da anilina
Com que alguém a colorou.

O segundo, coitadinho,
À farinha se deitou,
E comeu um bocadinho,
Um bocadinho bastou.

Após comer a farinha
Teve ele a mesma sorte,
Pois o alúmen que ela tinha
Conduziu-o assim à morte.

O terceiro, pra seu mal,
Gotas de leite sorveu,
Mas o leite tinha cal;
Foi por isso que ele morreu.

O quarto, desmiolado,
A negra morte buscou,
E julgou tê-la encontrado,
Quando veneno encontrou.

E sorvendo sublimado,
Enquanto este gastava,
(Agora invejo-lhe o fado)
O feliz rato engordava.

É só cá neste terreno,
Que caso assim é passado-
Até o próprio veneno
Já fora falsificado

Pessoa, Fernando. Os ratos, In: Poesia do Eu, Editora Assírio & Alvim, edição: Richard Zenith, 2006.

O poeta relata a morte de três ratinhos e a tentativa de suicídio de um outro, atribuindo a cada um a ingestão de substâncias químicas. As substâncias, que se encontram destacadas no poema acima, são citadas abaixo com comentários sobre as suas naturezas químicas.

1) Anilina: as anilinas usadas como corantes de alimentos são compostos orgânicos derivados das aminas aromáticas;
2) Alúmen: alúmens são sulfatos ou seleniatos de um cátion trivalente e um monovalente com um número elevado de moléculas de água de cristalização;
3) Cal: O óxido de cálcio, CaO, é utilizado como argamassa, dentre outras aplicações. A adição de cal ao leite é uma adulteração comum.
4) Sublimado: Também chamado de sublimado corrosivo, trata-se do cloreto de mercúrio (II), uma das formas mais tóxicas do mercúrio.

Após a leitura e a partir dos seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.

Observe a imagem e leia o texto abaixo.

Peter Moon | Agência FAPESP – A nova face de Luzia e do povo de Lagoa Santa.[...] A história do povoamento das Américas acaba de ganhar uma nova interpretação. O maior e mais abrangente estudo já feito a partir de DNA fóssil, extraído dos mais antigos restos humanos achados no continente, confirmou a existência de um único contingente populacional ancestral de todas as etnias ameríndias, passadas e presentes. De acordo com a geneticista Tábita Hünemeier, do Instituto de Biociências (IB) da USP, que participou da pesquisa, “um dos principais resultados do trabalho foi a identificação do povo de Luzia como sendo uma população geneticamente relacionada à cultura Clóvis, o que desfaz a ideia dos dois componentes biológicos, da possibilidade de ter havido duas migrações para as Américas, uma com traços mais africanos e a outra com traços mais asiáticos”.

Disponível em: https://agencia.fapesp.br/a-nova-face-de-luzia-e-do-povo-de-lagoa-santa/29157/

A partir do texto e dos seus conhecimentos sobre Arqueologia e História, assinale a alternativa correta.

Observe a imagem e leia o texto abaixo.

Construídos pela primeira vez há cerca de 4.500 anos por culturas antigas de toda a região, os andenes foram aperfeiçoados pelos Incas, que surgiram no século 12 e eram mestres na adoção e adaptação de técnicas, estratégias e sistemas de crenças de outras sociedades.

Os andenes, diz Cecilia Pardo Grau, curadora da exposição Peru: Uma viagem no tempo em cartaz no British Museum, em Londres, foram "uma forma criativa de desafiar o terreno... que permite uma maneira eficiente de cultivar [lavouras]".

Eles permitiram que as comunidades andinas superassem ambientes desafiadores, incluindo encostas íngremes, solo ralo, temperaturas extremas e oscilantes e chuvas escassas ou sazonais.

Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/vert-tra-59769771 (adaptado).

Os andenes revelam que a sociedade inca:

Leia o texto abaixo.

Mas, já com anterioridade ao século XIII, pode-se perceber que a Igreja está profundamente afetada pela imagem negativa que a tradição judaica criou em torno à primeira mulher: Eva. Segundo Filo, filósofo responsável pela difusão da explicação da inferioridade feminina dentro da sociedade judaica, Eva é um ser pecador, incapaz de resistir à tentação, pelo que é necessário submetê-la à tutela masculina. Ao ser a primeira mulher, Eva passa a projetar sua carga de pecadora sobre a existência feminina. E embora ela tenha sido criada a partir do homem - e por isto seja parte integral da essência humana - ela representa a parte vulnerável deste. Ela é a responsável pela perda do Paraíso.

Estas ideias tiveram ampla difusão dentro do mundo medieval e eram principalmente os homens da Igreja os encarregados de disseminá-las. Para eles estava claríssimo que a mulher era um perigo carnal e espiritual a ser evitado.

A partir do tema do texto, assinale a alternativa correta.

Leia o texto abaixo.

BRITO, Alan. O ensino de física e astronomia pela perspectiva afro-indígena. Disponível em: https://cienciahoje.org.br/artigo/o-ensino-de-fisica-e-astronomia-pela-perspectiva-afro-indigena/

O autor do texto reconhece que povos não europeus tinham suas relações com a observação e sistematização do pensamento em relação à natureza. O motivo dessas perspectivas não serem ensinadas nas escolas se explica pelo:

A sequência de imagens a seguir traz o nascer do Sol sempre do mesmo ponto de vista, ao longo de 1 ano, em uma cidade do Canadá. As setas indicam a posição do Sol, em cada imagem, em relação ao relevo do horizonte. As imagens 1, 4 e 7 mostram as posições extremas do Sol.

Imagem: Equipe ONC.

Avalie as afirmações a seguir e assinale a opção correta.

I - Ainda é inverno na imagem 2.

II - Na imagem 3 é primavera.

III - Ainda é verão na imagem 5.

IV - Entre a imagem 5 e a 6 começou o outono.

A imagem a seguir traz a Comparação dos tamanhos dos dois buracos negros para os quais a Colaboração EHT (Event Horizon Telescope) obteve imagens: M87*, no coração da galáxia Messier 87, e Sagitário A* (Sgr A*), no centro da Via Láctea.

A imagem mostra a escala de Sgr A* em comparação com M87* e com outros elementos do Sistema Solar, tais como as órbitas de Plutão e Mercúrio. Também podemos ver o diâmetro do Sol e a atual localização da sonda Voyager 1, a mais afastada da Terra. M87*, que se situa a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, é um dos maiores buracos negros conhecidos.

Nas imagens, o “tamanho” do buraco negro (seu horizonte de eventos) pode ser visto como a área sombreada central rodeada por um anel brilhante.

Imagem: Colaboração EHT (adaptada).

Enquanto Sgr A*, a 27.000 anos-luz de distância de nós, tem uma massa de cerca de quatro milhões de vezes a massa do Sol, M87* tem 600 vezes mais massa que Sgr A*.

Pela imagem da esquerda, se o Sol fosse substituído por M87* a Terra estaria dentro do buraco negro. Já na imagem da direita, se o Sol fosse substituído por Sgr A* a Terra estaria fora.

Assinale a opção que traz o período orbital P aproximado da Terra se ela orbitasse Srg A* à mesma distância que orbita o Sol, ou seja, R = 1 Unidade Astronômica.

Dica: lembre-se que, na Lei de Kepler, P²/R³ = constante/M, onde M é a massa do corpo central.

Quando dois buracos negros, em um sistema binário, se fundem, segundo a Teoria da Relatividade Geral de Einstein (1879-1955), energia é carregada para longe pelas ondas gravitacionais (vide animação). A energia total irradiada (E_irrad) nesta fusão pode ser avaliada através da seguinte fórmula:

E_irrad = (1/4) × [M·m / (M + m)] × c²

Onde M e m são, respectivamente as massas presumidas dos dois buracos negros.

[Na prova, uma animação mostrava os dois buracos negros se fundindo, com as ondas gravitacionais se espalhando em espiral.]

Segundo a equação de Einstein para a equivalência massa-energia, E = mc², podemos escrever:

E_irrad = m_irrad × c²

Comparando as duas equações, concluímos que a massa irradiada por ocasião da fusão é:

m_irrad = (1/4) × [M·m / (M + m)]

Suponha que dois buracos negros tenham, respectivamente, M = 36 M_Sol e m = 28 M_Sol.

Assinale a opção que traz o valor aproximado da massa perdida por irradiação das ondas gravitacionais depois da fusão destes buracos negros, em função da massa solar.

O Diagrama de Hertzsprung-Russell, conhecido como Diagrama HR, foi publicado independentemente pelo dinamarquês Ejnar Hertzsprung (1873-1967), em 1911, e pelo americano Henry Norris Russell (1877-1957), em 1913, como uma relação existente entre a luminosidade de uma estrela e sua temperatura efetiva.

No Diagrama HR a seguir, temos 4 estrelas (A, B, C e D) distribuídas pelo gráfico. A posição do Sol no Diagrama HR também está assinalada.

Imagem: I EDIPE, Goiás, 2003 (adaptada).

Baseado no gráfico, assinale a opção que traz as associações corretas entre estas 4 estrelas (A, B, C e D) e as características a seguir:

I - mesma luminosidade do Sol;
II - mesma temperatura do Sol;
III - mais luminosa do que o Sol;
IV - mais quente do que o Sol;
V - menos luminosa do que o Sol;
VI - menos quente do que o Sol;

Observe o fenômeno da sucessão ecológica ao longo dos anos em uma área parcialmente desmatada de uma floresta representado a seguir.

Fonte: https://gifer.com/pt/BOIY

A partir da animação e seus conhecimentos é possível afirmar que ao longo desta sucessão ecológica há:

Cientistas demonstraram que árvores que sobrevivem a incêndios florestais, principalmente de origem antrópica, têm sua capacidade de fixar dióxido de carbono (CO₂) reduzida. Para tal foi medida a capacidade de incorporação de biomassa dessas plantas entre 2001 e 2019 e os resultados obtidos são mostrados a seguir no mapa.

Adaptado de: OLIVEIRA, U. et al. Determinants of fire impact in the Brazilian biomes. Frontiers in Forest and Climate Change. v. 5, 731517, v. 1-12. 28 mar. 2022. Disponível em: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2022.735017/full

Pode-se afirmar, com a leitura do mapa e dos gráficos, que:

A membrana plasmática é uma película delgada, formada por um mosaico fluido de fosfolipídeos, proteínas e carboidratos, que isola a célula do meio externo, controlando a entrada e saída de substâncias, como pode ser observado na animação a seguir que mostra os três tipos de transporte que podem ocorrer na membrana, identificados por I, II e III.

Fonte: https://quizizz.com/admin/quiz/604915531ffae6001dad5434/10-a-membrana-celular-e-movimentostransmembranares

De acordo com a interpretação da animação, pode-se afirmar corretamente que:

Dona Ana tinha o hábito de dormir após beber chá de hortelã gelado. Ela fervia a água com as folhas de hortelã. Para resfriar o chá mais rapidamente, ela colocava a chaleira no refrigerador logo após visualizar vapor saindo pela sua boca, conforme animação. Diariamente, cerca de 500 g de chá fervendo passava por esse resfriamento de 100 °C até 4 °C. O refrigerador de dona Ana possui um rendimento de 20%, calculado ao comparar o calor retirado do interior do refrigerador e a energia elétrica que ele consome. Esse baixo rendimento colabora significativamente para o alto consumo mensal de energia elétrica da sua residência.

Fonte: Equipe ONC.

Considerando que o calor específico do chá é 1 cal/g.°C e 1 cal = 4 J, qual seria a redução aproximada do consumo mensal de energia elétrica da residência de dona Ana se ela bebesse o chá sem resfriá-lo no refrigerador?

Leia a narração de uma cena do cotidiano, associando-a à animação abaixo.

Do interior da casa, a mãe de Matheus gritou:

— Filho, veja se deixei minha bolsa no banco traseiro do carro.

Era meio-dia de um dia bem iluminado e Matheus brincava do lado de fora da casa, próximo ao carro que estava parado, trancado, totalmente desligado e encostado na calçada. Na posição que se encontrava, o garoto não estava conseguindo ver o interior do carro através da janela. Ele se aproximou da janela, colocou as duas mãos nela e encostou o rosto nas mãos, como vemos na animação abaixo. Observe o que aconteceu.

[Na prova, uma animação mostrava Matheus apoiando as duas mãos na janela do carro e encostando o rosto nelas.]

Aplicando os seus conhecimentos sobre os fenômenos luminosos no evento descrito acima, determine a alternativa verdadeira.

Leia o texto logo abaixo para compreender a situação apresentada na animação a seguir.

A formiga-de-estalo tem mandíbulas superdesenvolvidas que se fecham tão rapidamente que emitem um som parecido com um estalo, origem de seu nome. O movimento de suas mandíbulas detém o recorde de rapidez com que um animal move suas partes do corpo. Para escapar de um perigo, ela morde o chão com uma força de até 300 vezes seu peso, sendo arremessada intensamente para o sentido oposto.

Fonte: https://www.bbc.com/portuguese/reporterbbc/story/2006/08/060822_formiga_estalopu

Na situação abaixo, vemos uma formiga-de-estalo sendo atacada por uma abelha. Usando o mecanismo descrito acima, a formiga lançou-se com 216 km/h e saiu da mesa para a parede tão rapidamente que a abelha ficou sem ação.

Se o lançamento fosse vertical, a aceleração da gravidade fosse 10,0 m/s² e o ar não interferisse no movimento, qual seria a altura máxima alcançada pela formiga em relação a altura da mesa?

Um castelo é atacado por um monstro de 10 toneladas. Para proteger, um mago tem a ideia de criar um portal para trazer um tiranossauro rex para pôr fim à ameaça. Quando conjurou o portal, um T.rex de 8 toneladas apareceu correndo a 50 km/h em direção ao monstro que estava parado, pronto para atacar. O primeiro contato entre eles foi literalmente uma colisão, sem utilização de suas garras ou presas.

Sabendo que durante a colisão, não existiu forças horizontais significativas trocadas com o solo e que o coeficiente de restituição mede 0,8, determine a velocidade com que o monstro foi lançado para trás por causa dessa colisão.