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UFAC 2007 — Questões de Física comentadas — Método TEF

10 questões de Física, com transcrição revisada e resoluções comentadas.

Q01
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton e equilíbrio

As duas forças sobre uma gota de chuva são o peso e a resistência do ar, com a mesma direção e sentidos opostos. A 250 m acima do solo, a gota tem velocidade de 144 km/h, e essas forças passam a ter o mesmo módulo. Qual a velocidade da gota ao atingir o solo?

A)20 m/s
B)30 m/s
C)40 m/s
D)50 m/s
E)60 m/s

Gabarito oficial — UFAC

C
Resolução comentada

Quando o peso e a resistência do ar têm módulos iguais e sentidos opostos, a força resultante é nula. A gota mantém a velocidade terminal, $v=144/3{,}6=40\,\text{m/s}$, até o solo, sob as condições do enunciado. A altura restante não implica nova aceleração se as forças continuam equilibradas.

Q02
Ondulatória — Ondas — Velocidade, frequência e comprimento de onda

Uma emissora de rádio do Estado do Acre transmite na frequência de $6{,}1\,\text{MHz}$, isto é, $6{,}1\times10^6\,\text{Hz}$. Sendo a velocidade da onda eletromagnética no ar $3{,}0\times10^8\,\text{m/s}$, o receptor de ondas curtas deve operar na faixa de aproximadamente:

A)13 m
B)19 m
C)25 m
D)31 m
E)49 m

Gabarito oficial — UFAC

E
Resolução comentada

O comprimento de onda é $\lambda=c/f=(3{,}0\times10^8)/(6{,}1\times10^6)\approx49{,}2\,\text{m}$.

Logo, o receptor deve operar aproximadamente na faixa de 49 m. A frequência 6,1 MHz não deve ser confundida com 6,1 Hz.

Q03
Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação linear de sólidos

Uma barra de alumínio tem 100 cm a 0 °C. Qual o acréscimo de comprimento quando sua temperatura chega a 100 °C? Dado: $\alpha_{Al}=2{,}4\times10^{-5}\,{}^\circ\text{C}^{-1}$.

A)0.12 cm
B)0.24 cm
C)0.36 cm
D)0.48 cm
E)0.60 cm

Gabarito oficial — UFAC

B
Resolução comentada

A barra vai de 0 °C a 100 °C, de modo que $\Delta T=100\,{}^\circ\text{C}$. A dilatação é $\Delta L=\alpha L_0\Delta T=2{,}4\times10^{-5}\cdot100\cdot100=0{,}24\,\text{cm}$. O expoente de grau no original havia sido confundido com um zero na transcrição.

Q04
Termologia — Termometria — Conversão de intervalos de temperatura

A temperatura em Rio Branco sofreu uma variação de 15 °C. Na escala Fahrenheit, essa variação corresponde a:

A)108 °F
B)71 °F
C)44 °F
D)27 °F
E)1 °F

Gabarito oficial — UFAC

D
Resolução comentada

A conversão de variações usa $\Delta T_F=(9/5)\Delta T_C$.

Assim, $\Delta T_F=(9/5)\cdot15=27\,{}^\circ\text{F}$. O termo 32 é usado para converter temperaturas, não intervalos.

Q05
Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação do momento linear

Uma patinadora de 50 Kg, e um patinador de 75 Kg, estão em repouso sobre a pista de patinação, na qual o atrito é desprezível. O patinador empurra a patinadora e desloca-se para trás com velocidade de 0.3 m/s em relação ao gelo. Após 5 segundos, qual será a separação entre eles, supondo que suas velocidades permaneçam praticamente constantes?

A)3.0 m
B)4.0 m
C)1.5 m
D)4.5 m
E)3.75 m

Gabarito oficial — UFAC

E
Resolução comentada

O momento total inicial é nulo: $50v_m=75\cdot0{,}3$.

Logo, a patinadora se afasta a $v_m=0{,}45\,\text{m/s}$, em sentido contrário ao patinador. A velocidade relativa de separação é $0{,}45+0{,}30=0{,}75\,\text{m/s}$. Após 5 s, $d=0{,}75\cdot5=3{,}75\,\text{m}$.

Q06
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e energia elétrica

Na bateria de um veiculo existem as seguintes características: 12 V; e, 60 A.h (Ampère-hora). Os quatro faróis deste veículo foram deixados acesos. A potência da lâmpada de cada farol é de 60 W. Quanto tempo depois de acesos a bateria poderá descarregar completamente.

A)1 h
B)2 h
C)4 h
D)3 h
E)12 h

Gabarito oficial — UFAC

D
Resolução comentada

A potência total dos quatro faróis é $P=4\cdot60=240\,\text{W}$. A energia nominal da bateria vale $E=12\cdot60=720\,\text{Wh}$.

Portanto, $t=E/P=720/240=3\,\text{h}$, considerando tensão constante e capacidade integralmente disponível.

Q07
Mecânica — Hidrostática — Pressão e lei de Stevin

Em um dia muito ensolarado uma menina toma um refrigerante de uma garrafa, por meio de um canudinho. Isto é possível porque:

A)A menina comprime o liquido.
B)A menina aplica uma força no liquido.
C)A menina aplica um empuxo no liquido.
D)A menina diminui parte do efeito da pressão atmosférica no canudinho.
E)A menina aumenta parte do efeito da pressão atmosférica no canudinho.

Gabarito oficial — UFAC

D
Resolução comentada

Ao sugar, a menina reduz a pressão do ar dentro do canudo. A pressão atmosférica sobre a superfície livre do refrigerante fica maior que a pressão no interior do canudo e empurra o líquido para cima. A opção D expressa de modo impreciso essa redução de pressão; a pressão atmosférica externa não diminui.

Q08
Ondulatória — Fenômenos ondulatórios — Difração

Um grupo de pessoas escuta um rádio, apesar de uma espessa parede de 2m de altura estar entreposta entre eles. Esse efeito é explicado devido ao fenômeno da:

A)difração.
B)interferência
C)reverberação
D)reflexão
E)refração

Gabarito oficial — UFAC

A
Resolução comentada

Ondas sonoras podem contornar obstáculos e atingir a região atrás da parede por difração. O fenômeno é significativo quando as dimensões do obstáculo são comparáveis aos comprimentos de onda envolvidos. A questão trata do som ouvido, e não da recepção eletromagnética do aparelho.

Q09
Mecânica — Gravitação — Lei da gravitação e órbitas

Segundo os Astrônomos, no ano 2.800 um grande Asteróide poderá colidir com a Terra. Depois deste choque o campo gravitacional da terra poderá ser reduzido, ou seja, o nosso planeta perderia parte da sua massa. Qual das afirmações abaixo poderia acontecer com a natureza.

A)As árvores seriam mais baixas, com mais folhas.
B)As pessoas seriam mais altas e magras.
C)As pessoas seriam mais baixas e gordas.
D)As águas cairiam mais rapidamente das cachoeiras.
E)As pessoas seriam mais altas e gordas

Gabarito oficial — UFAC

B
Resolução comentada

O gabarito registra B. A interpretação didática esperada é que menor gravidade permitiria maior estatura com menor solicitação mecânica sobre o corpo, supondo massa terrestre menor e raio aproximadamente constante: $g=GM/R^2$.

Entretanto, a Física isoladamente não permite concluir que as pessoas seriam mais altas e magras: forma corporal e evolução dependem de fatores biológicos e ambientais. A perda de massa após a colisão também é uma hipótese do enunciado, não uma consequência geral de impactos. A resposta oficial foi mantida com essa ressalva.

Q10
Eletricidade — Eletrostática — Campo e força elétrica

Nos vértices de um quadrado cuja diagonal mede 0,2 m, colocam-se cargas elétricas pontuais de 1 C, 2 C, 3 C e 4 C. Determine o ponto P do espaço no qual se deve colocar uma carga de $9\sqrt2\,\text{C}$ para anular o campo elétrico produzido pelas outras cargas no centro do quadrado. Considere que as cargas estão no vácuo.

A)5 cm
B)$15\sqrt2\,\text{cm}$
C)30 cm
D)10 cm
E)$10\sqrt2\,\text{cm}$

Gabarito oficial — UFAC

B
Resolução comentada

O gabarito registra B, $15\sqrt2\,\text{cm}$. Esse valor é obtido supondo as cargas de 1 C, 2 C, 3 C e 4 C colocadas nessa ordem ao redor do quadrado. O centro fica a $r=0{,}10\,\text{m}$ dos vértices, e cada par de vértices opostos fornece campo de módulo $2k/r^2$. Como as duas direções diagonais são perpendiculares, $E=2\sqrt2k/r^2$. Para a carga adicional $q=9\sqrt2\,\text{C}$, $kq/d^2=E$ dá $d=3r/\sqrt2=15\sqrt2\,\text{cm}$. Ela deve ser posicionada na direção do campo resultante inicial, para que seu campo no centro se oponha a ele.

O original não especifica a ordem das cargas nem oferece direções nas alternativas; o resultado é condicionado a essa disposição, e não um ponto único determinado pelo texto.

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