UFAC 2008 — Questões de Física comentadas — Método TEF
10 questões de Física, com transcrição revisada e resoluções comentadas.
Q01
Mecânica — Trabalho e Energia — Conservação da energia mecânica
Uma montanha-russa tem uma altura de 60 m. Considere um carrinho de massa 200 kg colocado inicialmente em repouso no topo da montanha. Desprezando-se os atritos e considerando-se g = 10 m/ s2, a energia cinética do carrinho no instante em que a altura, em relação ao solo, for 30 m será:
A)60000J
B)60 J
C)12000 J
D)120 J
E)600J
Gabarito oficial — UFAC
A
Resolução comentada
A energia potencial perdida vira energia cinética: $E_c=mg(h_i-h_f)=200\cdot10\cdot(60-30)=60000\,\text{J}$. A altura relevante é a queda de 30 m, não a altura total da montanha-russa.
Q02
Mecânica — Trabalho e Energia — Potência mecânica
A potência do motor de um veículo, movendo-se em trajetória retilínea horizontal, é dada por P= 2500 v, onde v é a velocidade. A equação horária do movimento é S = 10 + 15t. As grandezas envolvidas são medidas no Sistema Internacional de Unidades. Nessas condições a potência do motor é:
A)$2{,}5\times10^4\,\text{W}$
B)$2{,}75\times10^4\,\text{W}$
C)$2{,}90\times10^4\,\text{W}$
D)$3{,}75\times10^4\,\text{W}$
E)$3{,}90\times10^4\,\text{W}$
Gabarito oficial — UFAC
D
Resolução comentada
Na equação horária $S=10+15t$, a velocidade constante é $v=15\,\text{m/s}$. Substituindo em $P=2500v$, $P=2500\cdot15=37500\,\text{W}=3{,}75\times10^4\,\text{W}$. A posição inicial de 10 m não interfere na velocidade.
Q03
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de resistores e corrente elétrica
Dois resistores R₁ = R₂ = 600 Ω estão associados conforme a figura. A resistência equivalente entre os pontos A e B, em ohms, é igual a:
A)600 Ω
B)1200 Ω
C)zero
D)300 Ω
E)400 Ω
Gabarito oficial — UFAC
C
Resolução comentada
O esquema contém um fio ideal ligando diretamente A a B, desviando os dois resistores. Como a queda de potencial no fio ideal é nula, os resistores ficam em curto-circuito.
Portanto, $R_{eq}=0$. Os dois resistores de 600 Ω não devem ser tratados como um paralelo simples sem considerar o fio central.
Q04
Termologia — Calorimetria — Calor latente e mudanças de fase
Um bloco de gelo de 0,2 kg, a 0 °C, é colocado em um calorímetro com água. Qual a quantidade de calor, em calorias, absorvida pelo bloco até se fundir completamente? Dado: L = 80 cal/g.
A)4000cal
B)24000cal
C)1000cal
D)16000cal
E)1600cal
Gabarito oficial — UFAC
D
Resolução comentada
O gelo já está a 0 °C, então o calor necessário é apenas o de fusão: $Q=mL=200\cdot80=16000\,\text{cal}$. A massa de 0,2 kg precisa ser convertida para 200 g porque o calor latente foi dado em cal/g.
Q05
Óptica — Reflexão da luz — Espelhos planos e esféricos
Um pássaro está a 90 cm de um espelho convexo, cuja distância focal é 10 cm. Qual a distância da imagem ao espelho?
A)90,0 cm
B)– 9,0cm
C)100,0 cm
D)0,9 cm
E)– 80,0 cm
Gabarito oficial — UFAC
B
Resolução comentada
Para espelho convexo, a distância focal é negativa: $f=-10\,\text{cm}$. Pela equação de Gauss, $1/f=1/p+1/p'$, com $p=90\,\text{cm}$.
Logo, $1/p'=-1/10-1/90=-1/9$, dando $p'=-9\,\text{cm}$. A imagem é virtual e fica 9 cm atrás do espelho.
Q06
Eletricidade — Eletromagnetismo — Campo de fios e espiras
Um fio reto e extenso é percorrido por corrente contínua de intensidade I = 3 A. A permeabilidade do vácuo é $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\,\text{T m/A}$. Qual o módulo do campo magnético num ponto P à distância r = 0,25 m do fio, no vácuo?
A)$24\times10^{-6}\,\text{T}$
B)$5{,}0\times10^{-6}\,\text{T}$
C)$2{,}4\times10^{-6}\,\text{T}$
D)$10{,}0\times10^{-6}\,\text{T}$
E)$7{,}5\times10^{-6}\,\text{T}$
Gabarito oficial — UFAC
C
Resolução comentada
O campo de um fio longo é $B=\mu_0I/(2\pi r)$. Substituindo, $B=(4\pi\times10^{-7}\cdot3)/(2\pi\cdot0{,}25)=2{,}4\times10^{-6}\,\text{T}$. A distância deve permanecer em metros.
Q07
Mecânica — Movimento Circular — Período, velocidade e aceleração centrípeta
Uma partícula descreve uma circunferência horizontal com velocidade constante em módulo. O raio é de 15 cm e a partícula completa uma volta a cada 10 s. O módulo da aceleração centrípeta é de:
A)$5\pi^2\,\text{cm/s}^2$
B)$0{,}6\pi^2\,\text{cm/s}^2$
C)$60\pi^2\,\text{cm/s}^2$
D)$1{,}5\pi^2\,\text{cm/s}^2$
E)$150\pi^2\,\text{cm/s}^2$
Gabarito oficial — UFAC
B
Resolução comentada
A aceleração centrípeta é $a_c=4\pi^2R/T^2$. Usando $R=15\,\text{cm}$ e $T=10\,\text{s}$, $a_c=4\pi^2\cdot15/100=0{,}6\pi^2\,\text{cm/s}^2$. A velocidade tem módulo constante, mas muda de direção, portanto a aceleração não é nula.
Q08
Mecânica — Gravitação — Lei da gravitação e órbitas
Qual o período de um satélite que, girando em torno do sol, tivesse o raio médio de sua órbita quatro vezes menor do que o raio médio da órbita da terra? Em anos terrestres.
A)0,125 ano
B)8 anos
C)1,25 ano
D)0,25 ano
E)2,5 anos
Gabarito oficial — UFAC
A
Resolução comentada
Para órbitas em torno do mesmo astro, a terceira lei de Kepler fornece $T^2\propto r^3$. Se $r=r_T/4$, então $T/T_T=(1/4)^{3/2}=1/8$.
Portanto, $T=0{,}125$ ano terrestre. O período não é simplesmente proporcional ao raio.
Q09
Óptica — Reflexão da luz — Espelhos planos e esféricos
Um espelho plano sofre um giro de 30° em torno de um eixo contido no seu plano. Qual o ângulo de giro do raio refletido?
A)15°
B)20°
C)25°
D)60°
E)45°
Gabarito oficial — UFAC
D
Resolução comentada
Mantendo o raio incidente fixo e girando o espelho no plano de incidência, a normal gira pelo mesmo ângulo do espelho. Pela lei da reflexão, o raio refletido gira o dobro: $\Delta\theta_r=2\cdot30^\circ=60^\circ$. Essa é a configuração usual implicitamente adotada na questão.
Q10
Eletricidade — Eletrostática — Potencial e energia potencial elétrica
Num ponto P do campo elétrico criado por uma carga pontual, o potencial é $V_P=1200\,\text{V}$ e a intensidade do campo é $E_P=800\,\text{V/m}$. Qual o valor da carga Q? Dado: $k=9{,}0\times10^9\,\text{N m}^2/\text{C}^2$.
A)$2{,}0\times10^{-6}\,\text{C}$
B)$2{,}4\times10^{-5}\,\text{C}$
C)$1{,}5\times10^{-6}\,\text{C}$
D)$2{,}0\times10^{-7}\,\text{C}$
E)$1{,}6\times10^{-7}\,\text{C}$
Gabarito oficial — UFAC
D
Resolução comentada
Para uma carga puntiforme, $V=kQ/r$ e $E=k|Q|/r^2$. Como $V>0$, a carga é positiva e $r=V/E=1200/800=1{,}5\,\text{m}$.
