Prova escrita de 2005. Enunciados e figuras conferidos com o caderno original. Resoluções próprias e análises editoriais do Método TEF. Dados: g = 10 m/s². O candidato escolhia 20 das 30 questões. As questões 1, 4, 8, 12, 16 eram exclusivas da 1ª série. Densidade da água = 1 g/cm³. sen 60° = 0,87 e cos 60° = 0,50. Não foi localizado gabarito oficial da 1ª fase nas fontes disponíveis; a última página é uma folha de respostas em branco. As respostas são resoluções TEF. Hipóteses necessárias e diferenças encontradas nas fontes estão explicadas nas respectivas resoluções.
Uma bola é solta a partir do repouso, sempre da mesma posição no plano inclinado mostrado na figura abaixo. A bola rola sobre o plano e sobre a mesa, caindo livremente e um estudante, com uma cesta, recolhe sem deixar cair no chão. Em determinado instante, ele posiciona a cesta como indica o desenho, e a bola cai exatamente em seu interior. Com esse resultado ele garante que, se colocasse a cesta a uma distância horizontal 2d da mesa, seria necessário que ela ficasse abaixo do tampo da mesa de:
A)y/2
B)2y
C)3y
D)4y
E)5y
Resposta TEF: D.
Resolução comentada · Método TEF
A velocidade horizontal de saída é a mesma em cada tentativa. Dobrar a distância horizontal dobra o tempo de voo.
$$t=\frac d{v_x}$$
$$y=\frac12gt^2$$
$$y_2=\frac12g(2t)^2=4y$$
A nova altura só é realizável se houver espaço entre a mesa e o chão; a relação descreve a trajetória ideal.
Alternativa correta: D.
Q02
Conservação mecânica — Corpo que para na rampa
Um corpo de massa igual a 1,0 kg move-se com velocidade constante igual a 3,0 m/s sobre uma superfície horizontal. Em seguida, sobe uma rampa inclinada de um ângulo θ com a horizontal, parando no ponto A, a uma altura h. Desprezando-se o atrito, a energia potencial do corpo no ponto A:
A)Só poderá ser determinada com o fornecimento do valor do ângulo e do comprimento da rampa
B)Só poderá ser determinada com o conhecimento da altura h
C)É correto afirmar que é igual a 4,5 J
D)Depende da aceleração da gravidade
E)Só poderá ser determinada com o fornecimento da altura e da gravidade local
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Escolha o nível horizontal inicial como referência de energia potencial. Sem atrito, toda a energia cinética inicial torna-se potencial no ponto de parada.
$$U_A=K_i=\frac12(1)(3)^2=4{,}5\ \mathrm J$$
O ângulo e o comprimento da rampa alteram o percurso, mas não o valor energético obtido.
Alternativa correta: C.
Q03
Peso e massa — Rapaz em queda depois do salto
Um rapaz salta de cima de uma mesa. No instante em que ele está exatamente a meia altura entre a parte superior da mesa e o solo, poderemos afirmar que:
A)o seu peso é duas vezes maior
B)o seu peso é duas vezes menor
C)o seu peso é o mesmo
D)a sua massa é nula
E)a sua massa é duas vezes menor
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Na pequena variação de altura do salto, g pode ser considerado constante.
$$P=mg$$
A massa não muda e a força gravitacional permanece praticamente a mesma. O que desaparece durante o voo é a força de apoio, não o peso gravitacional.
Alternativa correta: C.
Q04
Gráfico posição-tempo — Comparação de inclinações
Exclusiva da 1ª série no caderno original
O gráfico da figura a seguir representa o movimento de dois corpos A e B que se movem ao longo de uma reta. Assinale a alternativa correta:
A)A e B partem do mesmo ponto
B)B parte antes de A
C)A velocidade de B é o triplo da de A
D)A velocidade de A é o triplo da de B
E)A e B podem se cruzar várias vezes durante o percurso
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
A velocidade de cada corpo é a inclinação de sua reta no gráfico x × t.
$$v_A=\frac{3-1}{2-0}=1$$
$$v_B=\frac{3-0}{2-1}=3$$
$$v_B=3v_A$$
Os valores dos eixos devem ser lidos por diferenças de posição e tempo; a altura da reta em um instante não é a velocidade.
Alternativa correta: C.
Q05
Salto sobre skate — Mudança de referencial e recuo
Um garoto de 30 kg está sobre um skate de 2 kg que se move com velocidade constante igual a 2,0 m/s. Em determinado momento o garoto salta e cai com velocidade nula em relação ao solo. Neste caso, o garoto saltou em relação ao movimento inicial do skate:
A)Para o lado, com velocidade igual a 2,0 m/s, não modificando a velocidade do skate
B)No mesmo sentido, com velocidade igual a 2,0 m/s, não alterando a velocidade do skate
C)Em sentido contrário, com velocidade igual a 2,0 m/s, alterando a velocidade do skate
D)No mesmo sentido, com velocidade igual a 4,0 m/s, alterando a velocidade do skate
E)Para cima, com velocidade igual a 2,0 m/s, não alterando a velocidade do skate
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
A referência temporal é essencial: os 2 m/s da opção descrevem a mudança em relação ao movimento inicial, e não a velocidade relativa ao skate depois do salto.
O garoto deve reduzir a zero sua velocidade horizontal em relação ao solo. Em relação ao referencial que seguia com a velocidade inicial de 2 m/s, sua velocidade horizontal final é −2 m/s: ele salta para trás.
Sem impulso externo horizontal, o skate precisa ganhar momento.
$$(30+2)(2)=30(0)+2V$$
$$V=32\ \mathrm{m/s}$$
A velocidade de −2 m/s é relativa ao movimento inicial, conforme a frase do enunciado. Em relação ao skate depois do salto, o valor seria −32 m/s.
Alternativa correta: C.
Q06
Barômetro de Torricelli — Tubo inclinado
Enche-se completamente com mercúrio um tubo de aproximadamente 1 m de comprimento. Fecha-se o mesmo com o dedo e inverte-se, colocando-o no interior de um recipiente contendo mercúrio e, em seguida, retira-se o dedo, deixando o tubo conforme figura a seguir. Observa-se que o mercúrio do tubo desce até restar uma coluna de 76 cm. Inclinando-se o tubo de mercúrio e mantendo-se sempre sua extremidade dentro do mercúrio do recipiente, podemos afirmar que:
A)Entrará mercúrio no tubo para manter a diferença de nível entre o mercúrio do tubo e o do recipiente
B)Não entrará mercúrio no tubo porque a pressão atmosférica não se alterou
C)Haverá uma diminuição do nível entre o mercúrio do tubo e o do recipiente, porque não houve alteração da pressão atmosférica
D)Entrará mercúrio no tubo para produzir um aumento da pressão atmosférica
E)Haverá uma diminuição da quantidade de mercúrio no tubo, porque a pressão na superfície do mercúrio, no interior do tubo, sofreu alteração
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
Desprezando a pressão de vapor acima da coluna, a diferença vertical de níveis é fixada pela pressão atmosférica.
$$p_{atm}=\rho_{Hg}gh$$
Ao inclinar o tubo, manter h = 76 cm exige um comprimento maior de mercúrio ao longo dele. Por isso entra mercúrio do reservatório. Se a inclinação for tão grande que o tubo não comporte essa altura vertical, ele pode ficar totalmente cheio.
Alternativa correta: A.
Q07
Terceira lei de Newton — Colisão perpendicular de carros
Um carro de cor preta e outro de cor branca colidem na interseção de duas ruas, como mostra a figura a seguir e, no momento da colisão apresentam velocidades de mesmo módulo. Sabendo que os dois carros são do mesmo modelo, qual das seguintes afirmações é verdadeira?
A)O carro preto exerce uma força de maior intensidade sobre o carro branco do que o branco sobre o preto
B)O carro branco exerce uma força de maior intensidade sobre o carro preto do que o preto sobre o branco
C)O carro preto exerce força sobre o branco e este não exerce força sobre o preto
D)O carro preto exerce força sobre o branco de mesma intensidade que o carro branco sobre o preto
E)É impossível determinar a intensidade da força que eles exercem pois o choque é perpendicular
Resposta TEF: D.
Resolução comentada · Método TEF
As forças entre os dois carros constituem um par de ação e reação.
Elas têm o mesmo módulo em cada instante do contato. Isso independe de os movimentos iniciais serem perpendiculares e não fornece, por si só, o valor numérico das forças.
Alternativa correta: D.
Q08
Plano inclinado sem atrito — Resultante na subida e na descida
Exclusiva da 1ª série no caderno original
Um carro de brinquedo em movimento retilíneo uniforme sobre um plano horizontal encontra uma rampa inclinada, sobe a rampa até alcançar o ponto mais alto e, em seguida, começa a descer. O atrito é tão pequeno que pode ser ignorado. Quando o carro está subindo a rampa, a força resultante sobre ele será:
A)nula
B)de mesma intensidade da resultante que atua quando o carro desce
C)na direção da rampa e dirigida no mesmo sentido do movimento do carro
D)vertical e de sentido para baixo
E)de intensidade diferente da resultante que atua quando o carro desce
Resposta TEF: B.
Resolução comentada · Método TEF
Na direção perpendicular à rampa, a normal equilibra a componente do peso. Ao longo dela, resta:
$$F_{res}=mg\sin\theta$$
A resultante aponta para baixo da rampa tanto na subida quanto na descida. Na subida ela reduz a rapidez; na descida a aumenta.
Alternativa correta: B.
Q09
Movimento sob força transversal — Trajetória de foguete
Um foguete encontra-se à deriva no espaço exterior, movendo-se ao longo da linha FG, mostrada na figura a seguir, sem estar sujeito a qualquer força externa. Em G o motor do foguete é acionado para produzir uma aceleração constante em direção perpendicular à linha FG e sentido para cima. O motor é desligado quando o foguete alcança uma determinada altura h, em relação à linha FG. Qual opção abaixo melhor representa o caminho do foguete a partir do ponto G?
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta TEF: E.
Resolução comentada · Método TEF
Durante o acionamento, a componente horizontal da velocidade permanece constante e a vertical cresce a partir de zero.
$$x=v_0t$$
$$y=\frac12at^2$$
$$y=\frac{a}{2v_0^2}x^2$$
O trajeto começa tangente à horizontal e se encurva para cima. Depois de desligar o motor, o foguete segue em reta tangente à parábola, com as duas componentes da velocidade que já adquiriu.
Alternativa correta: E.
Q10
Polias ideais — Força menor e distância de tração
Alguns estudantes estavam discutindo a possibilidade de reduzir o trabalho (T) para arrastar um corpo sobre uma superfície horizontal, por uma distância d = 2 m, reduzindo o valor da força que atua sobre o corpo e fazendo uso de polias, já que T = F.d. Os arranjos propostos estão indicados abaixo. Sabendo que os fios são ideais, as polias têm massas desprezíveis e não considerando o atrito, é correto afirmar:
A)o trabalho realizado nos três casos será o mesmo
B)o trabalho será o mesmo somente nos casos 1 e 3 porque não existe redução da força
C)o trabalho será menor no caso 2 porque há redução da força
D)existindo atrito, o trabalho será maior no caso 1
E)existindo atrito, o trabalho será menor no caso 3
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
Uma polia móvel pode reduzir a força aplicada, mas exige puxar um comprimento maior de fio para deslocar a carga pela mesma distância.
$$F_{entrada}s_{entrada}=F_{carga}s_{carga}$$
Comparando o mesmo deslocamento e os mesmos estados inicial e final, o trabalho não diminui com a vantagem mecânica. No caso horizontal ideal, o trabalho necessário depende da variação de energia cinética, não de uma multiplicação gratuita de energia pelas polias.
Alternativa correta: A.
Q11
Independência dos movimentos — Queda e lançamento horizontal
Deixa-se cair, a partir do repouso e de um ponto situado a uma altura h do solo, uma bola M, ao mesmo tempo em que outra bola N é lançada horizontalmente com velocidade vo, da mesma altura h. Considerando desprezível a resistência do ar, podemos afirmar que:
A)A bola M chegará ao solo ao mesmo tempo que a bola N.
B)A bola M chegará ao solo antes da bola N se v₀ < √(2gH), onde g é a aceleração da gravidade.
C)A bola M chegará sempre antes da bola N, qualquer que seja a velocidade de lançamento de N.
D)A bola N chegará sempre antes da bola M, qualquer que seja a velocidade de lançamento de N.
E)A bola N chegará ao solo antes da bola M se v₀ < √(2gH).
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
As duas bolas começam à mesma altura e com velocidade vertical inicial zero. A componente horizontal de N não altera sua queda vertical.
$$h=\frac12gt^2$$
$$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$$
O tempo é o mesmo para ambas, desprezando a resistência do ar.
Alternativa correta: A.
Q12
Primeira lei de Newton — Bola no trecho horizontal
Exclusiva da 1ª série no caderno original
Uma bola desce um plano inclinado e, em seguida, percorre uma superfície horizontal. Ignorando a resistência do ar e o atrito, a velocidade da bola na superfície horizontal será:
A)constante
B)continuamente decrescente
C)decrescente por um tempo e constante em seguida
D)constante por um tempo e decrescente em seguida
E)crescente por um tempo e decrescente em seguida
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
No trecho horizontal, peso e normal se equilibram. Não há força horizontal resultante no modelo sem resistência.
$$\sum F_x=0$$
$$a_x=0$$
A bola conserva a velocidade com que chega à superfície horizontal. Ela não precisa de uma força para continuar em movimento uniforme.
Alternativa correta: A.
Q13
Sistema isolado — Fundamento nas leis de Newton
Newton em seu livro “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, no Corolário III escreveu: A quantidade de movimento que se obtém tomando a soma dos movimentos realizados em um mesmo sentido e a diferença dos movimentos realizados em sentidos contrários, não se modifica pela ação dos corpos entre si. Esta afirmação está embasada:
A)Apenas na primeira lei do movimento
B)Na primeira e terceira leis do movimento
C)Na segunda e terceira leis do movimento.
D)Apenas na terceira lei do movimento.
E)Na primeira e segunda leis do movimento.
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
A segunda lei relaciona a força resultante à variação da quantidade de movimento de cada corpo. Ao somar as equações do sistema, as forças internas se cancelam aos pares pela terceira lei.
$$\frac{d\vec P}{dt}=\sum\vec F_{ext}$$
Se a resultante externa é nula, a quantidade de movimento total permanece constante. Em uma dimensão, sentidos opostos aparecem com sinais opostos.
Alternativa correta: C.
Q14
Queda livre — Divisão em tempos iguais
Deixa-se cair livremente de uma altura de 200 metros, um objeto pesado. Desejando-se dividir em duas partes esta altura, de maneira que os tempos percorridos sejam iguais e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² teremos, medindo de cima para baixo:
A)40 m e 160 m
B)50 m e 150 m
C)75 m e 125 m
D)100 m e 100 m
E)160 m e 40 m
Resposta TEF: B.
Resolução comentada · Método TEF
A distância percorrida a partir do repouso é proporcional ao quadrado do tempo. Na primeira metade do tempo total, percorre-se um quarto da altura.
$$s(T/2)=\frac12g\frac{T^2}{4}=\frac14s(T)$$
$$s_1=\frac{200}{4}=50\ \mathrm m$$
$$s_2=200-50=150\ \mathrm m$$
As duas metades de tempo não correspondem a metades iguais da distância.
Alternativa correta: B.
Q15
Adição de velocidades — Canhão apontado para trás
Um pequeno carrinho possui um canhão em sua parte superior, como indica o desenho, e move-se para a direita com velocidade constante igual a 10 m/s. O canhão forma um ângulo de 60° com a horizontal e lança um projétil com velocidade igual a 20 m/s. Para um observador parado sobre o plano horizontal o alcance do projétil, após 1 segundo, será:
A)82 m
B)70 m
C)35 m
D)30 m
E)zero
Resposta TEF: E.
Resolução comentada · Método TEF
O desenho mostra o disparo para a esquerda, em sentido oposto ao movimento do carrinho. A componente horizontal relativa ao canhão é −20 cos60°.
$$v_{x,solo}=10-20(0{,}5)=0$$
$$\Delta x=v_{x,solo}(1)=0$$
O projétil sobe e desce na vertical para o observador no solo. O alcance horizontal nulo não significa altura nula.
Alternativa correta: E.
Q16
Ação e reação — Corpos de massas diferentes
Exclusiva da 1ª série no caderno original
Considere que seja possível colocar dois corpos, A de massa m e B de massa 2 m, a uma distância de 5 m um do outro e totalmente distantes da influência de qualquer outro corpo. Supondo que o corpo A exerce sobre o corpo B uma força de módulo FA, e o corpo B exerce sobre o corpo A uma força de módulo FB, é correto afirmar que:
A)FA > FB
B)FA = 2FB
C)FA = FB/2
D)FA < FB
E)FA = FB
Resposta TEF: E.
Resolução comentada · Método TEF
Os dois corpos pertencem à mesma interação gravitacional.
$$F_A=F_B=G\frac{m(2m)}{5^2}$$
Os módulos são iguais e os sentidos opostos. As acelerações, porém, são diferentes porque as massas não são iguais.
Alternativa correta: E.
Q17
Órbita de satélite — Antena solta sem impulso
Um satélite foi colocado em órbita em torno da Terra. Após um certo tempo, solta-se deste satélite uma antena. Podemos afirmar que, em relação a um observador na Terra a antena, imediatamente ao se soltar:
A)Descreverá uma trajetória parabólica
B)Descreverá uma trajetória igual à do satélite
C)Ficará parada no ar por falta de peso
D)Descreverá uma trajetória retilínea e afastando-se da Terra
E)Descreverá uma trajetória retilínea e direcionada para o centro da Terra
Resposta TEF: B.
Resolução comentada · Método TEF
Se a antena apenas se desprende, sem receber impulso, ela conserva a posição e a velocidade orbital que possuía junto ao satélite. A gravidade continua atuando sobre ambos.
Com as mesmas condições iniciais e desprezando efeitos de tamanho, resistência e outras perturbações, a antena segue a mesma órbita. Ela não fica parada nem cai radialmente a partir do repouso.
Alternativa correta: B.
Q18
Empuxo e balança — Mão mergulhada sem tocar o fundo
Um estudante realizou a seguinte experiência: colocou no prato de uma balança de ponteiro uma vasilha contendo água e verificou que a balança marcou 1,5 kg; em seguida, mergulhou sua mão, de volume igual a 500 cm³, na água contida na vasilha (figura a seguir). Desta experiência o estudante verificou que:
A)A balança continuou marcando 1,5 kg, pois ele não toca com a mão o fundo da vasilha
B)A balança passou a marcar 1,0 kg por causa do empuxo provocado pelo deslocamento de água produzido pela mão
C)A balança passou a marcar 2,0 kg por causa do empuxo provocado pelo deslocamento de água produzido pela mão
D)A balança continuou marcando 1,5 kg, pois o deslocamento da água é compensado pela mão que passa a ocupar seu lugar
E)A balança passou a marcar 2,0 kg porque, sendo massa igual a (densidade x volume), a água aumentou sua massa ao ter seu volume aumentado
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
A água exerce empuxo sobre a mão. Pela terceira lei, a mão empurra a água para baixo com o mesmo módulo, aumentando a leitura da balança.
Isso pressupõe imersão dos 500 cm³ sem transbordamento e sem apoio direto da mão no recipiente. A massa da água não aumenta.
Alternativa correta: C.
Q19
Inércia e colisões — Impacto dentro de nave
Três estudantes estavam discutindo a possibilidade de se espatifar uma melancia usando um pedaço de madeira, no interior de uma nave espacial no espaço exterior. O primeiro estudante considerou impossível causar qualquer dano à melancia porque, no espaço exterior, bater com um pedaço de madeira seria o mesmo que bater com uma folha de papel aqui na Terra; o segundo estudante considerou que poderia espatifar a melancia tão facilmente como faria na Terra, desde que pudesse produzir um choque entre o pedaço de madeira e a melancia, já que a madeira possuía uma massa de 2 kg; O terceiro estudante contestou a afirmativa do segundo dizendo que a massa nada tem a ver com o problema e sim o peso e, como ambos pesam pouco, a madeira não poderia espatifar a melancia. Podemos afirmar que:
A)Apenas o primeiro estudante está certo
B)Apenas o segundo estudante está certo
C)Apenas o terceiro estudante está certo
D)Estão certos o primeiro e o terceiro estudantes
E)Estão certos o primeiro e o segundo estudantes
Resposta TEF: B.
Resolução comentada · Método TEF
A madeira conserva sua massa e pode chegar à melancia com quantidade de movimento e energia cinética, mesmo que o peso aparente seja pequeno.
$$p=mv$$
$$K=\frac12mv^2$$
Um impacto com velocidade relativa suficiente pode causar dano. A facilidade prática também depende de segurar ou apoiar os corpos, mas a ausência de peso não transforma madeira em uma folha de papel.
Alternativa correta: B.
Q20
Flutuação — Barco com cachorro em água salgada
Um menino no interior de um barco notou que quando navega em água doce, sem o seu pequeno cachorro, a linha d’água é a mesma daquela quando navega no mar com o cachorro. Considerando que a massa do cachorro é de 3 kg, a massa do menino é de 40 kg e que a densidade da água do mar é 3% maior do que a da água doce, a massa do barco é:
A)60 kg
B)200 kg
C)50 kg
D)43 kg
E)63 kg
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
A mesma linha d’água significa o mesmo volume deslocado V. Seja M a massa do barco e ρ a densidade da água doce.
$$\rho V=M+40$$
$$1{,}03\rho V=M+43$$
Subtraindo as duas equações:
$$0{,}03(M+40)=3$$
$$M=60\ \mathrm{kg}$$
A diferença de empuxo causada pela densidade maior sustenta os 3 kg adicionais.
Alternativa correta: A.
Q21
Primeira lei — Conservação da energia
A primeira lei da termodinâmica é:
A)O único modo de exprimir a conservação da energia
B)Verdadeira, quando existe atrito
C)Um enunciado geral da conservação da energia
D)Verdadeira só para máquinas a vapor
E)Verdadeira somente para máquinas a vapor e combustão a gasolina ou óleo
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Com trabalho positivo quando realizado pelo sistema, a primeira lei é:
$$\Delta U=Q-W$$
Ela expressa a conservação da energia em termos de calor, trabalho e energia interna. Sua validade não está restrita a um tipo de máquina nem é anulada pela existência de atrito. Entre as opções, a formulação geral é a terceira.
Alternativa correta: C.
Q22
Termoscópio de gás — Coluna líquida e pressão no bulbo
Não existe certeza de quem inventou o primeiro aparelho capaz de fornecer alguma informação sobre a temperatura dos corpos. Pode ter sido Galileu, o hermetista Robert Fludd, o físico holandês Cornelius Drebbel ou o físico italiano Santorio Santorio; de qualquer forma, o tal aparelho não foi o termômetro como nós conhecemos. O referido aparelho recebeu o nome de termoscópio porque apenas mostrava a variação de temperatura, sem medi-la. O termoscópio consta de um tubo de vidro vertical, parcialmente cheio com um líquido colorido, tendo um bulbo em sua extremidade superior. A outra extremidade é mergulhada no mesmo líquido contido em um reservatório e em comunicação com o ar atmosférico, conforme a figura a seguir. Utilizando-se esse aparelho, colocava-se o seu bulbo em contato com o corpo que se desejava verificar a temperatura, observando-se que:
A)Um corpo mais quente faria a coluna líquida subir devido à dilatação térmica do líquido no tubo
B)Um corpo mais quente faria a coluna líquida diminuir porque haveria contração do líquido no interior do tubo
C)Um corpo mais frio faria a coluna líquida subir devido à diminuição da pressão do ar contido no bulbo
D)Um corpo mais frio faria a coluna líquida descer devido à contração da coluna de líquido no interior do tubo
E)Um corpo mais quente faria a coluna líquida descer devido ao aumento da pressão atmosférica no fluido
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Ao resfriar o ar do bulbo, sua pressão tende a diminuir. A pressão atmosférica sobre o reservatório empurra o líquido para cima no tubo, comprimindo o ar até um novo equilíbrio.
O efeito predominante descrito é a resposta do ar aprisionado, não a dilatação da pequena coluna líquida. A leitura também pode variar com a pressão atmosférica, razão para distinguir esse dispositivo de um termômetro calibrado.
Alternativa correta: C.
Q23
Calor e trabalho — Expansão com resfriamento
Uma certa quantidade de gás ideal está dentro de um recipiente que contém um pistão móvel, conforme a figura a seguir. As paredes, inclusive a do pistão, são adiabáticas, com exceção de uma delas, que permite a troca de calor com uma fonte. Fornecendo calor ao recipiente, podemos afirmar que:
A)A temperatura do gás irá sempre aumentar
B)A temperatura do gás irá sempre diminuir
C)A temperatura do gás manter-se-á constante se o trabalho realizado fòr nulo
D)A temperatura do gás diminuirá se o trabalho realizado pelo gás for maior que o calor fornecido
E)A temperatura do gás diminuirá se o pistão se deslocar para a esquerda
Resposta TEF: D.
Resolução comentada · Método TEF
Para uma quantidade fixa de gás ideal, a energia interna aumenta ou diminui junto com a temperatura.
$$\Delta U=Q-W$$
Mesmo recebendo calor, Q > 0, o gás pode esfriar se realizar trabalho maior que esse calor.
$$W>Q\quad\Rightarrow\quad\Delta U<0$$
O simples sentido do movimento do pistão não substitui o balanço entre as duas transferências.
Alternativa correta: D.
Q24
Dilatação linear — Comprimentos diferentes com mesmo coeficiente
Duas barras metálicas, de comprimentos diferentes e coeficientes de dilatação iguais, são aquecidas e, a partir dos valores medidos para o comprimento e a temperatura, foi elaborado um gráfico. A figura que melhor representa o gráfico obtido é:
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Na aproximação linear:
$$L=L_0(1+\alpha\Delta T)$$
$$\frac{\Delta L}{\Delta T}=\alpha L_0$$
As duas retas são crescentes. A barra inicialmente mais longa tem maior inclinação, porque α é igual, mas L₀ é diferente. Portanto não são retas paralelas nem partem do mesmo comprimento inicial.
Alternativa correta: C.
Q25
Equilíbrio com gelo — Fusão parcial
Em um calorímetro, de capacidade térmica desprezível, são colocados 40 g de água a 40°C, e 30 g de gelo a 0°C. Sabendo que o calor latente de fusão da água vale 80 cal/g e o calor específico da água vale 1,0 cal/g·°C, a temperatura final da mistura será:
A)– 14,5 °C
B)– 11,4 °C
C)– 9,4 °C
D)0 °C
E)20 °C
Resposta TEF: D.
Resolução comentada · Método TEF
A água pode ceder calor ao esfriar de 40 °C até 0 °C.
$$Q_{agua}=40(1)(40)=1600\ \mathrm{cal}$$
Derreter todo o gelo exigiria:
$$Q_{fusao}=30(80)=2400\ \mathrm{cal}$$
Como o calor disponível é insuficiente, restam gelo e água no equilíbrio a 0 °C. Derretem 20 g dos 30 g de gelo, sem exigir temperaturas finais negativas.
Alternativa correta: D.
Q26
Campo visual de espelho plano — Objeto fora da abertura
Um homem está em pé em um ponto M, próximo a um espelho plano AB (figura a seguir). Qual dos objetos, colocados nas posições de 1 a 5, não será visto pelo homem?
A)1
B)2
C)3
D)4
E)5
Resposta TEF: A.
Resolução comentada · Método TEF
Construa a imagem virtual M′ do observador por simetria em relação à reta do espelho. Um objeto é visto quando a reta que o liga a M′ intercepta o segmento refletor AB.
Para o objeto 1, a interseção cai à esquerda de A, fora do espelho. Para os objetos 2, 3, 4 e 5, os pontos de reflexão pertencem ao segmento AB. Assim, o objeto 1 fica fora do campo visual.
Alternativa correta: A.
Q27
Desvio lateral de feixe — Mais de um arranjo compatível
Uma caixa, aberta dos lados direito e esquerdo, contém um arranjo óptico. Fazendo incidir um feixe luminoso pela abertura do lado esquerdo, emerge do lado direito um feixe como indica o desenho abaixo: O arranjo óptico capaz de produzir o fenômeno observado é:
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta TEF: A e E.
Resolução comentada · Método TEF
Sem gabarito oficial localizado. A lâmina inclinada é compatível; dois espelhos paralelos também permitem o efeito. As opções não determinam uma resposta física única.
A figura exige que os raios saiam paralelos aos incidentes, com deslocamento lateral. Uma lâmina de faces paralelas inclinada produz exatamente esse comportamento, pelas duas refrações.
Dois espelhos planos paralelos também podem produzir um feixe emergente paralelo e deslocado depois de duas reflexões, com disposição e faces refletoras adequadas como as sugeridas no desenho.
Portanto o comportamento externo não distingue unicamente os arranjos da primeira e da quinta opções. Um prisma simples geralmente desvia a direção e lentes de potência não nula alteram a convergência do feixe. O desenho ainda troca os rótulos usuais das formas biconvexa e bicôncava nas opções centrais.
Alternativas compatíveis: A e E.
Q28
Espelho côncavo — Imagem direita e ampliada
Se você, ao se olhar através de um espelho côncavo, vir sua imagem direita e maior, então:
A)A imagem é real e você se encontra entre o foco e o centro de curvatura do espelho
B)A imagem é real e você se encontra entre o centro e o infinito
C)A imagem é virtual e você se encontra entre o vértice e o foco do espelho
D)A imagem é real e você se encontra entre o vértice e o foco do espelho
E)A imagem é virtual e você se encontra exatamente no centro de curvatura do espelho
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
Um espelho côncavo forma imagem virtual, direita e ampliada quando o objeto real está entre o vértice e o foco.
$$0
Os raios refletidos divergem, mas seus prolongamentos atrás do espelho se encontram na posição da imagem. Uma imagem real de objeto real seria invertida nesse modelo.
Alternativa correta: C.
Q29
Câmara escura — Propagação retilínea
Antes da invenção da máquina fotográfica como hoje conhecemos, utilizava-se um aparelho constituído por uma caixa fechada com apenas um orifício no centro de uma de suas faces. Este aparelho tornou-se muito popular na Idade Média. Leonardo da Vinci em um dos seus manuscritos escreveu que seria possível, fazendo uma pequena abertura no batente de uma janela, projetar na parede oposta à janela a imagem de corpos que estivessem à frente da abertura do batente da janela. A ocorrência deste fenômeno físico evidencia que:
A)A velocidade da luz não depende do referencial
B)A luz sofre difração
C)A luz é necessariamente de natureza corpuscular
D)A luz se propaga em linha reta
E)A luz sofre refração
Resposta TEF: D.
Resolução comentada · Método TEF
No modelo geométrico da câmara escura, cada ponto do objeto envia luz através do pequeno orifício em trajetórias aproximadamente retilíneas. Os raios se cruzam no orifício e formam uma projeção invertida na parede oposta.
O fenômeno evidencia a propagação retilínea no meio homogêneo, sem exigir uma lente ou determinar uma natureza exclusivamente corpuscular para a luz.
Alternativa correta: D.
Q30
Lente divergente — Imagem direita com metade da altura
Um objeto é colocado a 10 cm de uma lente. A imagem formada é direita e igual à metade do objeto. É correto afirmar que:
A)A lente é convergente e a imagem é virtual
B)A lente é convergente e a imagem é real
C)A lente é divergente e a imagem é virtual
D)A lente é divergente e a imagem é real
E)A distância da imagem à lente vale 20 cm
Resposta TEF: C.
Resolução comentada · Método TEF
O aumento transversal positivo e igual a 1/2 dá:
$$A=-\frac{p'}p=\frac12$$
$$p'=-5\ \mathrm{cm}$$
$$\frac1f=\frac1{10}+\frac1{-5}=-\frac1{10}$$
$$f=-10\ \mathrm{cm}$$
A lente é divergente e a imagem é virtual, à mesma lateral do objeto. A distância da imagem é 5 cm, não 20 cm.
