OBF 2007 — 1ª fase · 8ª série (EF) | Física resolvida

Q01

Ciclo da água — Vocabulário dos processos atmosféricos

Texto de apoio com lacunas: a transferência de água da superfície para a atmosfera ocorre por ___1___, transpiração e sublimação. No ciclo ___2___, o vapor condensa, formando nevoeiros e nuvens que dão lugar à ___3___. Esta pode ocorrer como chuva ou ___4___, ou em fase sólida. O granizo apresenta estrutura ___5___ em camadas; agregados podem atingir o tamanho de uma bola de ___6___.

Em lugar dos números 1, 2, 3, 4, 5 e 6 você substituiria respectivamente por

A)liquefação, hidrológico, evaporação, chuvisco, incompleta e tênis.

B)evaporação, incompleto, evaporação, neve, granular e tênis-de-mesa.

C)liquefação, incompleto, evaporação, granular, complexa e gude.

D)evaporação, hidrológico, precipitação, chuvisco, granular e tênis.

E)precipitação, hidrológico, evaporação, chuvisco, granular e tênis.

Gabarito oficial: D.

Resolução comentada · Método TEF

A água passa da superfície à atmosfera por evaporação; o ciclo é hidrológico. A água retorna por precipitação, que pode ocorrer na forma líquida de chuva ou chuvisco. O granizo tem estrutura granular e a comparação final do texto é com bola de tênis. Essa sequência preenche coerentemente as seis lacunas. Ressalva ao texto de apoio: sólido para líquido é fusão, não liquefação; líquido para gás no patamar de ebulição é vaporização por ebulição.

Alternativa correta: D.

Q02

Simetria dos cristais de neve — Padrão de seis direções

Observando as quatro fotografias dos flocos de neve, nota-se um padrão geométrico comum, que é:

Quatro fotografias de cristais de neve com simetria de seis direções principais.

A)Octogonal.

B)Hexagonal.

C)Pentagonal.

D)Heptagonal.

E)Estrelado.

Gabarito oficial: B.

Resolução comentada · Método TEF

As fotografias apresentam seis direções principais distribuídas em torno do centro. O padrão comum é hexagonal. O aspecto de estrela descreve a aparência, mas não substitui a identificação geométrica pedida. Cristais reais podem ter defeitos e ramos desiguais; a simetria é o padrão estrutural ideal observado.

Alternativa correta: B.

Q03

Reta de aquecimento — Intercepto e inclinação de T em função de Q

No gráfico da temperatura (T) versus quantidade de calor (Q), no Texto 1 observamos que a T depende linearmente de Q, ou seja: T = a + bQ Em relação as constantes a e b podemos dizer no intervalo 120 ≤ Q ≤ 220 respectivamente que:

Aquecimento: patamar B de Q = 40 a 120 cal a 0 °C; trecho C de 120 a 220 cal até 100 °C; patamar D até 760 cal.

A)20 ≤ a ≤ 120 e b = 3

B)20 ≤ a ≤ 120 e b = 2

C)40 ≤ a ≤ 120 e b = 1

D)a ≤ 40 e b = 1

E)a ≥ 120 e b = 2

Gabarito oficial: D.

Resolução comentada · Método TEF

No trecho de aquecimento da água, o gráfico vai de Q = 120 cal, T = 0 °C até Q = 220 cal, T = 100 °C.

$$b=\frac{100-0}{220-120}=1\ ^\circ\mathrm C/\mathrm{cal}$$

$$a=0-1(120)=-120\ ^\circ\mathrm C$$

Assim, a ≤ 40 e b = 1 é a única opção compatível. A expressão T = a + bQ vale apenas no trecho, e a é a extrapolação da reta até Q = 0, não a temperatura inicial efetiva do processo inteiro.

Alternativa correta: D.

Q04

Calor latente no gráfico — Conversão de calorias para joules

No gráfico do texto 1, o patamar B corresponde à fusão do gelo e o patamar D à vaporização da água. O eixo horizontal mostra a energia adicionada em calorias.

Supondo que 1 cal = 4 J (na realidade é 4,18 J), qual é o valor do calor consumido nas transições B e D em Joules, respectivamente?

Gráfico de temperatura por energia em calorias: patamar B com largura de 80 cal e patamar D com largura de 540 cal.

A)400 e 2200

B)320 e 2160

C)2160 e 400

D)20 e 160

E)80 e 540

Gabarito oficial: B.

Resolução comentada · Método TEF

O patamar B consome 80 cal e o patamar D, 540 cal. Use a aproximação da prova, 1 cal = 4 J.

$$Q_B=80(4)=320\ \mathrm J$$

$$Q_D=540(4)=2160\ \mathrm J$$

O calor de um patamar vem da largura no eixo Q, não de sua temperatura.

Alternativa correta: B.

Q05

Equilíbrio térmico — Refrigerante com gelo

Atualmente é muito comum pedir um refrigerante com muitos cubos de gelo e fatias de limão ou laranja. Alguns minutos depois de ter recebido o refrigerante com gelo, você poderia dizer que:

A)O conjunto está na mesma temperatura.

B)O gelo está com uma temperatura menor que a do refrigerante.

C)O gelo fornece energia ao refrigerante e vai se derretendo.

D)A temperatura do refrigerante é menor do que a do gelo.

E)Nenhuma das respostas anteriores.

Gabarito oficial: A.

Resolução comentada · Método TEF

Na aproximação de que transcorreram minutos suficientes para atingir equilíbrio térmico, gelo, líquido e demais partes em contato apresentam a mesma temperatura nas interfaces de equilíbrio. Por isso a alternativa pretendida é a de temperatura comum. Antes de atingir equilíbrio, ou durante trocas intensas com o ambiente, podem persistir gradientes; o mero decurso de alguns minutos não garante experimentalmente uniformidade perfeita.

Alternativa correta: A.

Q06

Condensação do vapor — Água fora do copo frio

Depois de algum tempo conversando com amigos você notou que a parte externa do copo está com água na forma líquida e o guardanapo em que se assentava o copo, molhado. Em relação a esses fatos você poderia dizer que:

I) Houve condensação do vapor da mesma forma que ocorre com a formação das nuvens.

II) A água saiu do copo para molhar a parte externa.

III) Os fenômenos atmosféricos são de natureza muito diversa do que ocorre na superfície da Terra. Em relação a estas afirmações você poderia dizer que:

A)I) e II) estão corretas

B)Apenas III) esta correta.

C)Apenas I) esta correta

D)I) e III) estão corretas

E)Apenas II) esta correta

Gabarito oficial: C.

Resolução comentada · Método TEF

O vapor de água do ar pode atingir uma superfície fria abaixo do ponto de orvalho e condensar-se. Esse mecanismo é da mesma natureza que a condensação envolvida na formação de nuvens: I é verdadeira. A água não precisa atravessar a parede do copo, e os fenômenos atmosféricos obedecem às mesmas leis físicas: II e III são falsas.

Alternativa correta: C.

Q07

Razão entre massas — Água da Terra e massa do planeta

A água no Planeta Terra ocupa 70 % de sua superfície e estima-se que o volume total de água existente no globo seja de 1,4 x10⁹ km³. Considere que a massa da Terra é igual a 6,0 x 10²⁴ kg e que a densidade da água seja de 10³ kg/m³. Quantas vezes a massa da Terra é maior do que a massa de água existente na própria Terra?

A)Duzentas vezes, pois a densidade da Terra é maior do que da água

B)Trinta vezes

C)Menos de uma vez pois 70 % da superfície da Terra é ocupada pela água.

D)70 % da água.

E)Mais de 4000 vezes.

Gabarito oficial: E.

Resolução comentada · Método TEF

Converta o volume cúbico antes de usar a densidade.

$$V=1{,}4\times10^9\ \mathrm{km^3}=1{,}4\times10^{18}\ \mathrm{m^3}$$

$$m_{agua}=10^3(1{,}4\times10^{18})=1{,}4\times10^{21}\ \mathrm{kg}$$

$$\frac{m_T}{m_{agua}}=\frac{6{,}0\times10^{24}}{1{,}4\times10^{21}}\approx4286$$

A massa da Terra é mais de quatro mil vezes a massa de água indicada. Setenta por cento é uma fração de área superficial, não de massa.

Alternativa correta: E.

Q08

Volume de esfera — Raio da Terra em notação científica

A Terra tem aproximadamente um raio de 6,4x10³ km. Qual é seu volume, se considerarmos a Terra esférica, Considere pi = 3?

A)2¹⁹ × 10⁶ km³

B)2²¹ × 10⁶ km³

C)2¹⁸ × 10⁶ km³

D)2²⁰ × 10⁶ km³

E)2¹⁵ × 10⁶ km³

Gabarito oficial: D.

Resolução comentada · Método TEF

Com π = 3, a expressão do volume fica V = 4R³.

$$R=6{,}4\times10^3\ \mathrm{km}=64\times10^2\ \mathrm{km}$$

$$V=4(64\times10^2)^3=2^{20}\times10^6\ \mathrm{km^3}$$

$$V=1{,}048576\times10^{12}\ \mathrm{km^3}$$

Na impressão, os expoentes de 2 nas alternativas precisam ser lidos como potências; não são números como 220.

Alternativa correta: D.

Q09

Altura de precipitação — Pluviômetro e área de coleta

A cidade de Petrópolis (RJ) fica em uma região montanhosa, onde a chuva combinada com o processo de urbanização provoca catastróficos deslizamentos de terra. A coordenadoria de defesa civil deste município criou um programa denominado vigilantes pluviométricos, em que se distribui garrafas PET cortadas na parte superior e com um adesivo indicando a quantidade de chuva que caiu numa determinada região. É importante observar que o início da medida de quantidade de chuva encontra-se acima da parte irregular da garrafa PET. Sabemos que a unidade adotada para a medida da precipitação de chuva é o milímetro. Vejam a questão seguinte: Subentende-se que 1 mm de precipitação corresponde à altura 1 mm em uma área de 1 m² homogeneamente distribuída. Se a precipitação na garrafa PET for de 100 mm, qual será a correspondente precipitação em mm numa área de 1 m²? Considere que a área superior da garrafa PET cortada tem 10 cm de diâmetro.

A)75 mm

B)100 mm

C)50 mm

D)80 mm

E)90 mm

Gabarito oficial: B.

Resolução comentada · Método TEF

A precipitação de 100 mm é uma altura equivalente de água por unidade de área horizontal. Em uma chuva homogênea, essa altura é a mesma sobre a abertura do pluviômetro e sobre uma área de 1 m². Portanto continua sendo 100 mm. A área maior recebe maior volume, mas não maior altura. A graduação deve estar calibrada na seção regular da garrafa.

Alternativa correta: B.

Q10

Precipitação mensal — Ausência de dado e ausência de chuva

O gráfico abaixo representa a precipitação da quantidade de chuva (mm de altura) na sub-região sudoeste: Juquitiba/Belvedere localizado na Grande São Paulo. Observam-se a cada mês duas barras verticais: a primeira representa a média dos anos entre 1981 a 1999 enquanto que a segunda a do ano de 1999. Em relação a este gráfico em forma de histograma, qual a afirmativa está incorreta?

Precipitação mensal de duas séries, média de 1981–1999 e ano de 1999, com ausência de barra em maio.

A)O comportamento do histograma mostra que em média chove mais nos meses iniciais do ano.

B)No mês de janeiro de 1999 choveu cerca de 20 % a mais do que em janeiro na média dos anos de 1981-1999.

C)Com certeza não houve precipitação de chuva no mês de maio e por isso não houve registro no gráfico.

D)Aparentemente, a precipitação anual de 1999 das chuvas nesta região de São Paulo foi semelhante a média dos anos anteriores.

E)No mês de julho houve anormalidade na precipitação pluviométrica (medida da quantidade chuva) no ano de 1999.

Gabarito oficial: C.

Resolução comentada · Método TEF

A afirmação incorreta é a que conclui com certeza que não choveu em maio apenas porque não há registro desenhado. Ausência de barra pode corresponder a dado não disponível, omissão ou falha de medição. As comparações sazonais e a anomalia de julho devem ser lidas pelas duas séries de barras do gráfico.

Alternativa correta: C.

Q11

Fotografia estroboscópica — Gotas com espaçamento uniforme e vento

Observando, em sua casa, as gotas de chuvas que caiam em frente de uma janela, um ilustrador com bons conhecimentos de Física e relembrando das fotografias estroboscópicas, procurou representar no desenho ao lado.

I) As gotas caindo em Movimento Retilíneo Uniforme.

II) Um vento lateral provocando uma inclinação no movimento das gotas.

III) O movimento das gotas devido a apenas a ação do campo gravitacional. Em relação as afirmações acima, podemos dizer que:

Gotas inclinadas e espaçadas regularmente em uma ilustração estroboscópica junto à janela.

A)Todas as afirmações estão corretas.

B)Apenas a II e III são incorretas.

C)Apenas II e III são corretas.

D)Apenas I é incorreta.

E)Apenas III é incorreta

Gabarito oficial: E.

Resolução comentada · Método TEF

Os espaçamentos regulares entre posições sucessivas indicam velocidade aproximadamente constante, e a inclinação é compatível com uma componente horizontal de vento: I e II são verdadeiras. Se apenas a gravidade atuasse, haveria aceleração para baixo e os espaçamentos verticais cresceriam. III é falsa; o movimento observado pode ser descrito por uma situação de velocidade terminal com resistência do ar.

Alternativa correta: E.

Q12

Gráfico de velocidade no tempo — Chuva em movimento uniforme

Em relação a ilustração da questão anterior, qual destes gráficos representa melhor o movimento das gotas de chuva?

Gotas com deslocamentos iguais em intervalos de tempo iguais e componente horizontal de vento.

Gabarito oficial: C.

Resolução comentada · Método TEF

Para as gotas no movimento uniforme representado, a velocidade permanece constante. O gráfico compatível é o patamar horizontal de velocidade não nula. Uma posição constante indicaria repouso; uma velocidade crescente ou uma aceleração não nula indicaria variação da velocidade, contrariando os espaçamentos iguais da ilustração.

Alternativa correta: C.

Q13

Rotação terrestre — Rapidez no equador

O planeta Terra gira em torno de um eixo imaginário em 24 horas. Sabendo que o raio da Terra no equador é da ordem de 6,4 10³ km, qual é a velocidade média de um objeto no equador pi = 3?

Terra iluminada pelo Sol, com o eixo inclinado e o hemisfério sul voltado para o Sol.

A)1,3 10³ km/h

B)1,5 10³ km/h

C)1,6 10³ km/h

D)1,8 10³ km/h

E)1,9 10³ km/h

Gabarito oficial: C.

Resolução comentada · Método TEF

Um objeto no equador percorre aproximadamente uma circunferência em 24 horas. Usando π = 3:

$$v=\frac{2\pi R}{T}=\frac{2(3)(6{,}4\times10^3)}{24}=1{,}6\times10^3\ \mathrm{km/h}$$

Esse é o módulo da velocidade tangencial ou rapidez média. A velocidade vetorial média em uma volta completa é zero, pois o deslocamento total é nulo.

Alternativa correta: C.

Q14

Translação terrestre — Rapidez orbital aproximada

O Planeta Terra gira em torno do Sol – sistema heliocêntrico – realizando uma volta completa em 365 dias e seis horas – movimento de translação da Terra. Kepler observou que as órbitas dos planetas em torno do Sol são elípticas. No entanto, para o caso da Terra, iremos considerar este tipo de trajetória orbital um circulo com raio médio de 1,50 x 10⁸ km (na realidade é quase um círculo). A velocidade média da Terra no movimento de translação é aproximadamente:

A)4,0 x10⁵km/h.

B)2,0 x10⁵km/h.

C)1,5 x10⁵km/h.

D)3,0 x10⁵km/h.

E)1,0 x10⁵km/h.

Gabarito oficial: E.

Resolução comentada · Método TEF

O período é 365,25 dias, ou 8766 horas. Na órbita circular aproximada:

$$v=\frac{2(3)(1{,}50\times10^8)}{8766}\approx1{,}03\times10^5\ \mathrm{km/h}$$

A opção mais próxima é 1,0 × 10⁵ km/h. Como na rotação, trata-se da rapidez média, não da velocidade vetorial média de uma órbita fechada.

Alternativa correta: E.

Q15

Estações e inclinação do eixo — Hemisfério mais voltado para o Sol

Se na realidade a órbita da Terra for um círculo, como foi dito na questão anterior, a razão da existência das estações do ano, meses mais frios e meses mais quentes em algumas regiões da Terra, deve-se a inclinação de seu eixo imaginário em relação a plano da órbita da Terra em torno do Sol. Pergunta-se que estação do ano representa a ilustração da questão 13?

Iluminação solar da Terra com inclinação do hemisfério sul em direção ao Sol.

A)Primavera no hemisfério sul

B)Verão no hemisfério norte

C)Primavera no hemisfério norte

D)Inverno no hemisfério sul

E)Verão no hemisfério Sul

Gabarito oficial: E.

Resolução comentada · Método TEF

No desenho de apoio, o hemisfério sul está inclinado em direção ao Sol e recebe incidência mais direta e dias mais longos. A situação representa verão no hemisfério sul. A diferença sazonal decorre principalmente da inclinação do eixo, não de supor uma grande mudança de distância ao Sol na órbita circular adotada.

Alternativa correta: E.

Q16

Primeira lei de Newton — Inércia e movimento compartilhado

As alternativas das questões 13 e 14 indicam que a velocidade dos objetos Terra, tanto em movimento de translação como de rotação, é muito alta. Este fato levou a uma indagação, pelos defensores sistema geocêntrico – a Terra no centro do Universo – que se a Terra estivesse em movimento, uma bala de canhão atirada para cima, como é representada na ilustração abaixo, não voltaria ao mesmo lugar, pois enquanto a bala fizesse o movimento de ascensão e queda, a Terra já teria andado quilômetros e a bala não cairia no mesmo lugar. Esta argumentação foi refutada pela Lei da Inércia, também conhecida como primeira Lei de Newton. Então qual das alternativas abaixo representa o enunciado desta Lei?

A)Os planetas giram em torno do Sol descre-vendo uma órbita elíptica.

B)Todo corpo tende a manter seu estado de re-pouso ou de movimento retilíneo e uniforme, a menos que forças externas provoquem variação na sua velocidade.

C)A aceleração que um corpo adquire é a soma das forças que nele atuam, e tem mesma direção e sentido dessa resultante.

D)Dois corpos, o Sol e a Terra, se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

E)Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário.

Gabarito oficial: B.

Resolução comentada · Método TEF

A primeira lei afirma que um corpo mantém repouso ou movimento retilíneo uniforme quando a força resultante externa é nula. A bola lançada já compartilha o movimento do local de lançamento, o que refuta a ideia de que ficaria simplesmente para trás enquanto a Terra avança. A aplicação é aproximada: efeitos de rotação, como Coriolis, não pertencem ao modelo elementar pedido.

Alternativa correta: B.

Q17

Ruptura de corda em movimento circular — Saída tangencial

Um objeto preso a uma corda realiza movimento circular uniforme e em determinado momento a corda arrebenta. Qual das trajetórias fará o objeto?

Reta tangente para cima e para a direita.

Curva inicialmente para baixo e depois para cima.

Reta radial para baixo e para a direita.

Gabarito oficial: B.

Resolução comentada · Método TEF

No instante da ruptura, a velocidade do objeto é tangente à circunferência. Retirada a força centrípeta e desprezadas outras forças no plano, ele segue pela reta tangente na direção do movimento. A trajetória não aponta radialmente para fora: força centrípeta e velocidade tinham direções diferentes antes da ruptura.

Alternativa correta: B.

Q18

Queda de granizos — Massa e resistência do ar

Vamos supor que os dois granizos de tamanhos bem distintos (fotos abaixo) são soltos no mesmo instante de uma altura de 10 m. Em relação a este experimento podemos dizer que:

I) Devido resistência do ar o objeto mais pesado sempre atinge o solo em primeiro lugar.

II) Desprezando-se a resistência do ar o objeto mais pesado sempre atinge o solo em primeiro lugar.

III) Desprezando-se a resistência do ar, a equação horária do movimento de ambos os objetos será: h = h0 - 1/2 g t². Então,

Fotografias de granizos de tamanhos diferentes.

A)II e III estão certas.

B)Todas estão certas.

C)Só II está certa.

D)Só III está certa.

E)II e III estão certos.

Gabarito oficial: ANULADA.

Resolução comentada · Método TEF

No vácuo e com velocidade inicial nula, os dois corpos obedecem à mesma equação:

$$h=h_0-\frac12gt^2$$

III é verdadeira e II é falsa. Com resistência do ar, o tempo depende de massa, área, forma e arrasto; a palavra sempre em I não é justificada apenas por ser mais pesado. As opções A e E repetem II e III, e o gabarito oficial registra anulação. A análise do modelo sem arrasto sustentaria somente III.

Questão anulada: ANULADA.

Q19

Queda com velocidade inicial — Tempo até atingir para-brisa

Vamos supor que estes granizos gigantes (ou serranos, como são chamados em alguns locais do Brasil) caíram em queda livre até o pára-brisa do automóvel, atingindo-o com velocidade de 20,0 m/s. Se a velocidade inicial for de 5,0 m/s, quanto tempo levará o objeto para atingir o pára-brisa?

A)1,5 s.

B)2,0 s.

C)1,0 s.

D)2,5s.

E)0.5 s.

Gabarito oficial: A.

Resolução comentada · Método TEF

Adote o sentido para baixo como positivo. A velocidade cresce de 5 a 20 m/s sob aceleração de 10 m/s².

$$v=v_0+gt$$

$$t=\frac{20-5}{10}=1{,}5\ \mathrm s$$

A conta pressupõe que a velocidade inicial já aponta para baixo, leitura adotada pelo gabarito.

Alternativa correta: A.

Q20

Lançamento vertical — Aceleração no ponto mais alto

Suponha que um dos granizos gigantes foi lançado para cima, realizando o movimento observado na figura ao lado. Em relação ao movimento deste granizo no ar podemos dizer que:

I) Foi lançado para cima com velocidade e aceleração iniciais de mesmo sentido do movimento do granizo.

II) No ponto mais alto a velocidade do granizo é zero enquanto a aceleração é mínima.

III) Após o ponto mais alto, o granizo desce com aceleração constante e aumento na velocidade. Então,

A)I e III estão certas.

B)Todas estão certas.

C)Só III esta certa.

D)Só I esta certa.

E)I e II estão certos.

Gabarito oficial: C.

Resolução comentada · Método TEF

Na subida, a velocidade aponta para cima e a aceleração gravitacional para baixo: I é falsa. No ponto mais alto a velocidade é zero, mas a aceleração continua g para baixo: II é falsa. Na descida ideal a aceleração permanece constante e o módulo da velocidade aumenta: III é verdadeira.

Alternativa correta: C.

Dados da prova