Questões de Física da prova de Ciências Físicas e Biológicas da Secretaria de Estado da Educação de São Paulo, aplicada pela VUNESP.
Q1
Física · SEE-SP 1998 · Termologia
Uma pessoa vai preparar uma sopa em um dia muito frio. Ela tem pressa e pretende que o cozimento, no fogão a gás, seja o mais rápido possível, mas uma vez pronta e servida à mesa, quer retardar ao máximo o seu resfriamento. Para cumprir esses objetivos, assinale qual dos seguintes pares de materiais seria o mais adequado, respectivamente, para a panela onde a sopa deve ser preparada e para o recipiente onde ela deve ser servida.
A)Alumínio e cerâmica.
B)Vidro e ferro.
C)Ferro e cerâmica.
D)Alumínio e ferro.
E)Cerâmica e vidro.
Gabarito oficial SEE-SP 1998
A
Resolução
O que determina a rapidez com que o calor atravessa um material é a condutividade térmica: metais como o alumínio e o ferro são bons condutores (transmitem calor rapidamente do fogo para o alimento), enquanto vidro e cerâmica são maus condutores, isto é, isolantes térmicos (retêm o calor por mais tempo, retardando a troca com o ambiente).
Para cozinhar rápido, a panela deve ser de bom condutor: alumínio. Para servir e manter o prato quente por mais tempo, o recipiente deve ser de mau condutor: cerâmica. A resposta é o par alumínio (panela) e cerâmica (recipiente de servir) — alternativa A.
Q2
Física · SEE-SP 1998 · Óptica
Suponha que você se encontrasse na Terra, diante de uma paisagem em que pudesse observar os seguintes elementos: a lua cheia, planetas, estrelas, árvores, um vaga-lume piscando, nuvens brancas, uma lata de alumínio e um lago límpido de águas espelhadas. Se, numa situação fictícia, fosse possível "desligar" a luz do Sol por algumas horas, você conseguiria enxergar, nesse ambiente,
A)todos os objetos, com exceção das árvores.
B)apenas a lua, as estrelas, o vaga-lume, a lata e o lago.
C)apenas a lua, os planetas, as estrelas e o vaga-lume.
D)apenas as estrelas e o vaga-lume.
E)apenas as estrelas e os planetas.
Gabarito oficial SEE-SP 1998
D
Resolução
Só enxergamos um objeto se ele emite luz própria (fonte primária, corpo luminoso) ou se reflete luz de alguma fonte até os nossos olhos (corpo iluminado). "Desligar" o Sol elimina a única fonte de luz externa da cena, então tudo o que depende dela para ser visto desaparece.
Das opções listadas, apenas as estrelas (que são fontes luminosas próprias, como o Sol) e o vaga-lume (que produz luz própria por bioluminescência) continuam visíveis. A lua, os planetas, as nuvens, as árvores, a lata de alumínio e o lago são corpos iluminados: só refletem luz do Sol e, sem ela, ficam invisíveis. Logo, a resposta é a alternativa D: apenas as estrelas e o vaga-lume.
Q3
Física · SEE-SP 1998 · Dinâmica (Newton)
O gráfico representa o espaço percorrido por uma gota de chuva de massa 0,1 grama, em função do tempo, em certo intervalo. (Considere a aceleração da gravidade $g = 10\text{ m/s}^2$)
A resultante das forças sobre a gota é, em newtons,
A)1
B)0,1
C)0,01
D)0,001
E)0
Gabarito oficial SEE-SP 1998
E
Resolução
O detalhe físico central da questão está no formato do gráfico $s\times t$, não em algum valor numérico isolado. O gráfico é uma reta passando pela origem, com inclinação constante durante todo o intervalo mostrado: $s=0{,}1$ m em $t=1$ s e $s=0{,}2$ m em $t=2$ s.
Como a posição cresce linearmente com o tempo, a velocidade da gota é constante — igual à inclinação da reta, $v=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{0{,}1\text{ m}}{1\text{ s}}=0{,}1$ m/s — durante todo o intervalo observado, sem variar. Velocidade constante significa aceleração nula ($a=0$). Pela segunda lei de Newton, $F_{res}=m\,a$: com $a=0$, a força resultante sobre a gota também é zero, qualquer que seja sua massa.
Note que a massa (0,1 g) e o valor de $g$ dados no enunciado são dados de distração ("pegadinha"): não são necessários, porque a pergunta se refere ao movimento já em velocidade constante mostrado no gráfico, e não a uma fase de aceleração (queda livre) que o gráfico não representa. A resposta é a alternativa E.
Q4
Física · SEE-SP 1998 · Cinemática
Suponha que você está dirigindo um automóvel a 54 km/h e encontra-se a 40 metros de um cruzamento. Nesse instante, o farol (semáforo) fica amarelo e, em 3 segundos, ficará vermelho. Você decide arriscar e atravessar, mantendo a mesma velocidade. Se o cruzamento tem um comprimento de 10 metros, pode-se concluir (desprezando-se o comprimento do automóvel) que, no instante em que o farol ficou vermelho, você
A)saiu-se bem, pois encontrava-se a 10 metros além do cruzamento.
B)saiu-se bem, pois encontrava-se a 5 metros além do cruzamento.
C)saiu-se bem, pois acabou de atravessar exatamente nesse instante.
D)saiu-se mal, pois encontrava-se a 2 metros antes de acabar o cruzamento.
E)saiu-se mal, pois encontrava-se exatamente no meio do cruzamento.
Gabarito oficial SEE-SP 1998
E
Resolução
Primeiro converte-se a velocidade: $54\text{ km/h} = 54/3{,}6 = 15\text{ m/s}$. Em movimento uniforme, a distância percorrida em 3 s é $d = v\,t = 15\times3 = 45$ m.
O carro partiu 40 m antes do início do cruzamento. Percorrendo 45 m, ele avança $45-40=5$ m para dentro do cruzamento, que tem 10 m de comprimento. Como $5$ m é exatamente a metade de $10$ m, no instante em que o farol fica vermelho o carro está exatamente no meio do cruzamento — ainda não terminou de atravessar. A resposta é a alternativa E.
Q5
Física · SEE-SP 1998 · Gravitação (massa × peso)
Em uma matéria publicada no Jornal "O Estado de S. Paulo" ("A conquista de Marte: Planeta tem semelhanças com a Terra", 28/07/96) são feitas algumas comparações entre os planetas Marte e Terra. O trecho abaixo, extraído dessa matéria, refere-se à gravidade nesses planetas:
"A gravidade em Marte equivale a apenas um terço da Terra. Assim, um colono rechonchudo pesando, digamos, 150 quilos, poderá conformar-se por ter, em Marte, pouco mais de 50 quilos."
Admitindo-se que a expressão "quilos" refere-se à unidade quilogramas, pode-se dizer que essa afirmação é
A)correta, pois sendo a gravidade em Marte 1/3 da gravidade na Terra, a massa do colono naquele planeta será 1/3 de sua massa na Terra.
B)correta, pois sendo a gravidade em Marte 1/3 da gravidade na Terra, a densidade do colono em Marte será 1/3 de sua densidade na Terra.
C)incorreta, pois sendo a gravidade em Marte 1/3 da gravidade na Terra, o peso do colono em Marte será 1/6 de seu peso na Terra.
D)incorreta, pois a massa do colono não depende da aceleração da gravidade local, é a mesma nos dois planetas.
E)incorreta, pois o peso do colono não depende da aceleração da gravidade local, é o mesmo nos dois planetas.
Gabarito oficial SEE-SP 1998
D
Resolução
A reportagem confunde massa com peso — um erro conceitual comum. Massa é uma propriedade da quantidade de matéria de um corpo (medida em quilogramas) e não muda com o local onde o corpo está. Peso é a força gravitacional que age sobre essa massa, $P=mg$, e por isso varia de planeta para planeta, pois $g$ é diferente em cada um.
Se o colono tem 150 kg de massa na Terra, ele continua tendo 150 kg de massa em Marte — a massa não "diminui para 50 quilos". O que de fato fica reduzido a 1/3 é o peso (a força que ele sentiria, o quanto a balança marcaria em newtons ou, popularmente, o "quanto pesa"), não a massa em quilogramas. Como o texto usa "quilos" no sentido de massa (kg) e afirma que ela muda com a gravidade, a afirmação está incorreta — alternativa D.
Q6
Física · SEE-SP 1998 · Cinemática / Ordem de grandeza
Sabendo-se que a distância média entre a Terra e o Sol é de $1{,}5\times10^8$ km, a velocidade média da Terra em seu movimento de translação tem um valor, em km/h, da ordem de grandeza de
A)$10^5$
B)$10^4$
C)$10^3$
D)$10^2$
E)$10$
Gabarito oficial SEE-SP 1998
A
Resolução
A Terra descreve, em um ano, uma órbita aproximadamente circular de raio $R=1{,}5\times10^8$ km ao redor do Sol. O comprimento dessa órbita (perímetro) é $C=2\pi R \approx 2\times3\times1{,}5\times10^8 \approx 9\times10^8$ km.
O período é $T=1$ ano $=365$ dias $\times24$ h $\approx8{,}76\times10^3$ h $\approx10^4$ h. A velocidade média é $v=\dfrac{C}{T}\approx\dfrac{9\times10^8}{10^4}=9\times10^4$ km/h, cuja ordem de grandeza é $10^5$ km/h (já que $9\times10^4$ está mais próximo de $10^5$ do que de $10^4$ na escala logarítmica usada para ordens de grandeza). A resposta é a alternativa A.
Q7
Física · SEE-SP 1998 · Eletrodinâmica (circuitos)
Observou-se que uma pequena lâmpada, $L_1$, ao ser ligada a uma pilha de 1,5 V, produziu um determinado brilho (fig. I). Em seguida, usando-se a mesma pilha, ligou-se essa mesma lâmpada a outra idêntica, $L_2$, de dois modos diferentes (fig. II e III).
Com respeito à intensidade do brilho da lâmpada $L_1$, deveria ser esperado que fosse
A)a mesma nos três circuitos.
B)maior no circuito I e igual nos circuitos II e III.
C)menor no circuito II e igual nos circuitos I e III.
D)menor no circuito I e igual nos circuitos II e III.
E)maior no circuito I e menor no circuito III.
Gabarito oficial SEE-SP 1998
C
Resolução
O brilho de uma lâmpada incandescente cresce com a potência dissipada nela, que depende da corrente que a atravessa (para uma mesma pilha ideal de 1,5 V).
Figura I — só $L_1$ ligada à pilha: toda a tensão da pilha (1,5 V) fica sobre $L_1$, que recebe sua corrente "normal" $i_0$.
Figura II — $L_1$ e $L_2$ em série: a mesma corrente passa pelas duas lâmpadas, mas agora a tensão da pilha se reparte entre elas (cada uma fica com menos de 1,5 V). A resistência total do circuito aumenta, a corrente que circula cai para um valor $i_2 < i_0$, e por isso $L_1$ brilha menos do que na figura I.
Figura III — $L_1$ e $L_2$ em paralelo: cada lâmpada fica ligada diretamente aos polos da pilha, recebendo os mesmos 1,5 V da figura I. Sendo $L_1$ idêntica e submetida à mesma tensão, ela conduz a mesma corrente $i_0$ e brilha com a mesma intensidade da figura I (numa pilha real o brilho cairia um pouco por causa da resistência interna, mas é essa a comparação qualitativa esperada na questão).
Logo, o brilho de $L_1$ é menor no circuito II, e igual (e maior que no II) nos circuitos I e III — alternativa C.
