UFAC 2009 — Questões de Física comentadas — Método TEF
10 questões de Física, com transcrição revisada e resoluções comentadas.
Q11
Eletricidade — Eletromagnetismo — Força magnética sobre carga em movimento
Um caminhão tanque transporta água potável para bairros periféricos de Cruzeiro do Sul, na época de seca. Em certo momento desloca-se perpendicularmente ao campo magnético terrestre, com velocidade constante de 54 km/h. A intensidade do campo magnético nesse local é 40 μT (o prefixo micro indica $10^{-6}$). O caminhão adquire uma carga elétrica de 0,05 μC, por causa do atrito com o ar. Qual é o valor da força magnética, em N, que atua no caminhão?
A)$3{,}0\times10^{-11}\,\text{N}$
B)$3{,}0\times10^{-12}\,\text{N}$
C)$2{,}5\times10^{-10}\,\text{N}$
D)$2{,}5\times10^{-11}\,\text{N}$
E)$2{,}0\times10^{-12}\,\text{N}$
Gabarito oficial — UFAC
A
Resolução comentada
A força magnética tem módulo $F=|q|vB\sin\theta$. Como o movimento é perpendicular ao campo, $\sin\theta=1$. Converta $54\,\text{km/h}=15\,\text{m/s}$, $q=0{,}05\,\mu\text{C}=5\times10^{-8}\,\text{C}$ e $B=40\,\mu\text{T}=4\times10^{-5}\,\text{T}$.
Portanto, $F=3{,}0\times10^{-11}\,\text{N}$.
Q12
Mecânica — Trabalho e Energia — Teorema da energia cinética
Um carro se desloca com velocidade de 72 km/h na Avenida Ceará. O motorista observa a presença de um radar a 300 m e aciona imediatamente os freios. Ele passa pelo radar com velocidade de 36 km/h. Considere a massa do carro igual a 1.000 kg. O módulo da intensidade do trabalho realizado durante a frenagem, em kJ, vale:
A)50
B)100
C)150
D)200
E)250
Gabarito oficial — UFAC
C
Resolução comentada
Pelo teorema da energia cinética, $W=\Delta E_c=m(v_f^2-v_i^2)/2$. As velocidades são $v_i=20\,\text{m/s}$ e $v_f=10\,\text{m/s}$.
Logo, $W=1000(10^2-20^2)/2=-150000\,\text{J}=-150\,\text{kJ}$. O enunciado pede o módulo, portanto 150 kJ. A distância de 300 m não é necessária para esse cálculo.
Q13
Mecânica — Cinemática — Queda livre e lançamento vertical
Nos Jogos dos Povos Indígenas, uma índia lança verticalmente para cima uma flecha de taquara, atingindo a altura máxima de 125m. Qual a velocidade de lançamento da flecha, em m/s? Dado: g = 10 m/s².
A)25
B)50
C)20
D)12,5
E)30
Gabarito oficial — UFAC
B
Resolução comentada
Na altura máxima, a velocidade vertical é nula. Pela relação $v^2=v_0^2-2gh$, $v_0=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot125}=50\,\text{m/s}$. A altura foi medida em relação ao ponto de lançamento.
Q14
Óptica — Reflexão da luz — Espelhos planos e esféricos
A parte côncava de uma colher de sopa de aço inox limpa pode ser utilizada como um espelho côncavo. Seu raio de curvatura é aproximadamente 4,0 cm. Qual a distância focal quando um objeto está sobre seu eixo a 12 cm do vértice?
A)2,0 cm
B)8,0 cm
C)4,0 cm
D)16,0 cm
E)3,0 cm
Gabarito oficial — UFAC
A
Resolução comentada
Para um espelho esférico na aproximação paraxial, a distância focal é metade do raio de curvatura: $f=R/2=4/2=2\,\text{cm}$. A distância de 12 cm do objeto seria relevante para a posição da imagem, mas não altera a distância focal do espelho.
Q15
Termologia — Calorimetria — Calor latente e mudanças de fase
O calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Qual o tempo mínimo necessário para fundir 500g de gelo a 0oC, se o gelo absorve em média 800cal/s?
A)5 s
B)10 s
C)20 s
D)40 s
E)50 s
Gabarito oficial — UFAC
E
Resolução comentada
O calor necessário é $Q=mL=500\cdot80=40000\,\text{cal}$. Com potência térmica absorvida de $800\,\text{cal/s}$, $t=Q/P=40000/800=50\,\text{s}$. É o tempo mínimo por se considerar toda essa energia utilizada na fusão.
Q16
Mecânica — Hidrostática — Pressão e lei de Stevin
Rio Branco (AC) está aproximadamente a 160 m de altitude, sendo a pressão atmosférica cerca de $9{,}9\times10^4\,\text{Pa}$. Em épocas de cheias, a pressão no fundo do Rio Acre triplica esse valor. Qual a profundidade do rio? Dados: $g=10\,\text{m/s}^2$; $\rho_{\text{água}}=1\,\text{g/cm}^3$.
A)15,50 m
B)9,90 m
C)19,80 m
D)25,60 m
E)10,8 m 2009 – UFAC – Segundo dia - Página 5 de 7
Gabarito oficial — UFAC
C
Resolução comentada
A pressão absoluta no fundo é $p_f=p_{atm}+\rho gh$. Como $p_f=3p_{atm}$, $\rho gh=2p_{atm}$. Com $\rho=1000\,\text{kg/m}^3$, $h=2\cdot9{,}9\times10^4/(1000\cdot10)=19{,}8\,\text{m}$. A parcela hidrostática corresponde ao dobro, não ao triplo, da pressão atmosférica.
Q17
Eletricidade — Eletrodinâmica — Efeito Joule
Um aquecedor elétrico tem uma resistência elétrica de 60 Ω. Qual a quantidade aproximada de energia dissipada em forma de calor pela resistência quando percorrida por uma corrente elétrica de 20,0 A, durante 20 minutos? Dado: 1cal ≅ 4,2 J.
A)$4{,}05\times10^5\,\text{cal}$
B)$5{,}02\times10^5\,\text{cal}$
C)$6{,}86\times10^6\,\text{cal}$
D)$8{,}22\times10^6\,\text{cal}$
E)$1{,}14\times10^5\,\text{cal}$
Gabarito oficial — UFAC
C
Resolução comentada
A potência dissipada é $P=RI^2=60\cdot20^2=24000\,\text{W}$. Em $20\,\text{min}=1200\,\text{s}$, a energia é $Q=Pt=2{,}88\times10^7\,\text{J}$. Convertendo para calorias, $Q=2{,}88\times10^7/4{,}2\approx6{,}86\times10^6\,\text{cal}$.
Q18
Mecânica — Cinemática — Composição de movimentos
Um barco atravessa o Rio Negro de 5.000 m de largura, movendo-se perpendicularmente à margem, com uma velocidade de aproximadamente 20 m/s. A correnteza arrasta o barco de 1.500 m rio abaixo. Qual a velocidade média da correnteza?
A)6,0 m/s
B)60 m/s
C)20 m/s
D)8 m/s
E)7,5 m/s
Gabarito oficial — UFAC
A
Resolução comentada
A componente perpendicular à margem é $20\,\text{m/s}$, de modo que o tempo de travessia é $t=5000/20=250\,\text{s}$. Nesse intervalo, a correnteza desloca o barco 1500 m ao longo do rio.
Portanto, $v_c=1500/250=6{,}0\,\text{m/s}$. A trajetória resultante em relação à margem é oblíqua.
Q19
Ondulatória — Ondas Estacionárias — Modo fundamental de cordas
Uma corda tem densidade linear de $1{,}0\times10^{-3}\,\text{kg/m}$ e comprimento de 2 m. Ela está fixa nas extremidades e submetida a uma força de 10 N. A frequência do som fundamental, em hertz, emitida por ela vale:
A)30
B)25
C)20
D)15
E)5 CADERNO 1 – 02/02/2009 -VESTIBULAR
Gabarito oficial — UFAC
B
Resolução comentada
A velocidade das ondas na corda é $v=\sqrt{F/\mu}=\sqrt{10/10^{-3}}=100\,\text{m/s}$. No modo fundamental de uma corda fixa nas duas extremidades, $\lambda_1=2L=4\,\text{m}$.
Logo, $f_1=v/\lambda_1=100/4=25\,\text{Hz}$.
Q20
Termologia — Termodinâmica — Ciclos e princípios da termodinâmica
Analise as afirmações a seguir e assinale a opção INCORRETA:
A)Um sistema que realiza transformações cíclicas, retornando ao estado inicial, pode ser uma máquina térmica.
B)Calor é transferido espontaneamente do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.
C)Duas fontes de calor, com diferentes temperaturas, podem transformar calor em trabalho.
D)É possível construir duas máquinas de Carnot que operem entre as mesmas temperaturas e tenham rendimentos distintos.
E)Energia não pode ser criada nem destruída, mas pode ser transformada de uma forma em outra.
Gabarito oficial — UFAC
D
Resolução comentada
O rendimento de uma máquina de Carnot depende apenas das temperaturas absolutas dos reservatórios: $\eta=1-T_f/T_q$.
Portanto, duas máquinas de Carnot operando entre as mesmas temperaturas têm o mesmo rendimento, e D é a afirmação incorreta. As demais são compatíveis com os princípios da termodinâmica: conservação da energia, fluxo espontâneo de calor do quente para o frio e produção de trabalho por máquinas térmicas.