Vestibular 2009 · Acesso 2010 · Conhecimentos Gerais (Q61–Q72) e Conhecimentos Específicos — Grupo 3 (Q13–Q24).
Vestibular UEA 2009 — questões de Física organizadas em Conhecimentos Gerais e Conhecimentos Específicos — Grupo 3.
Uma barata corre em linha reta para fugir de uma provável chinelada. Se a barata parte do repouso, e se desloca com aceleração constante de 0,1 m/s², o tempo, em segundos, que ela leva para atravessar um corredor de 3,2 m de comprimento é
Partindo do repouso, $s=at^2/2$. Assim, $3{,}2=0{,}1t^2/2$, de onde $t^2=64$ e $t=8\text{ s}$.
Resposta: (D)
Uma máquina de lavar roupa está funcionando na etapa de centrifugação. Instantes após o início dessa etapa, uma pequena peça de roupa, encostada na parede lateral do tambor da máquina, gira sem escorregar, com velocidade angular $\omega$ e aceleração centrípeta de 400 m/s².
Quando o tambor atinge a velocidade máxima de rotação, a peça de roupa tem velocidade angular duplicada e a aceleração centrípeta passa a ter módulo, em m/s², igual a
A aceleração centrípeta é $a_c=\omega^2r$. Ao duplicar $\omega$, ela fica quatro vezes maior: $a_c'=4\cdot400=1600\text{ m/s}^2$.
Resposta: (E)
Na extração de látex das seringueiras, cortes são feitos na casca do tronco das árvores, por onde o látex escorre até uma cunha, que faz com que o líquido pingue em um recipiente coletor, amarrado ao tronco um pouco abaixo, como mostra a figura.
Suponha que uma gota de látex pingue da cunha com velocidade inicial na direção vertical, de 2 m/s, e caia em queda livre, 60 cm até atingir a tigela coletora. Desprezando a resistência do ar, a velocidade vertical da gota, ao atingir o recipiente, será, em m/s, igual a
Dado: $g=10\text{ m/s}^2$.
Pela equação de Torricelli, $v^2=v_0^2+2g\Delta s=2^2+2\cdot10\cdot0{,}60=16$. Logo, $v=4\text{ m/s}$.
Resposta: (A)
Uma caixa de 60 kg sobe por uma rampa inclinada em 26° com a horizontal, sendo puxada por uma corda paralela à rampa, conforme a figura. Considere a corda inextensível e de massa desprezível.
O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o solo é igual a 0,1. Para que a caixa se desloque com velocidade constante, a tensão na corda deverá ser, em N,
Dados: $g=10\text{ m/s}^2$; $\cos 26°=0{,}9$; $\sin 26°=0{,}44$.
Com velocidade constante, $T=mg\sin26^\circ+\mu mg\cos26^\circ=264+54=318\text{ N}$.
Resposta: (C)
Uma esfera maciça de prata tem densidade de $10^4\text{ kg/m}^3$ e ocupa um volume de $2{,}0\times10^{-5}\text{ m}^3$.
A esfera está suspensa por um fio, de massa desprezível, e está totalmente submersa em um tanque contendo água em repouso, como mostra a figura.
Se a esfera está em equilíbrio, a tensão no fio, em N, é de
Dados: densidade da água = 1000 kg/m³; $g=10\text{ m/s}^2$.
O peso vale $\rho Vg=2{,}0\text{ N}$ e o empuxo vale $\rho_aVg=0{,}2\text{ N}$. No equilíbrio, $T=P-E=1{,}8\text{ N}$.
Resposta: (A)
Suponha que você retire dois cubos de gelo idênticos do congelador e coloque-os em cima de uma mesa na cozinha. Um deles você coloca em cima de um prato em contato com o ar, e o outro, coloca dentro de um saquinho feito de lã.
Tanto o prato quanto o saquinho de lã estão à mesma temperatura, não expostos diretamente à luz solar. Qual dos dois cubos de gelo derreterá mais rápido?
A lã não fornece calor: ela reduz a transferência térmica por ser isolante. Por isso, o gelo exposto ao ar e ao prato recebe calor mais rapidamente e derrete primeiro.
Resposta: (D)
Duas esferas pequenas, carregadas com cargas elétricas positivas $q_1$ e $q_2$, são mantidas em posições fixas, separadas por uma distância L, ao longo de uma reta no eixo x. Uma terceira esfera, de carga Q positiva, é colocada à distância L/3 de $q_1$.
Se a força elétrica resultante exercida sobre a partícula de carga Q for igual a zero, a razão entre as cargas $q_2/q_1$ é
No equilíbrio, $kq_1Q/(L/3)^2=kq_2Q/(2L/3)^2$. Portanto, $9q_1=(9/4)q_2$ e $q_2/q_1=4$.
Resposta: (C)
Um xilofone de brinquedo contém barras de metal de diferentes comprimentos, fixas e dispostas em paralelo. O som é produzido por um pequeno bastão que golpeia cada barra e produz uma vibração.
A barra de maior comprimento tem 15 cm. Suponha que esta barra esteja vibrando no primeiro harmônico de uma onda estacionária, da mesma forma que as ondas produzidas em uma corda fixa nas duas extremidades. Se a frequência desta vibração for igual a 660 Hz, a velocidade da onda na barra, em m/s, será de
No primeiro harmônico de uma barra modelada como corda fixa, $\lambda=2L=0{,}30\text{ m}$. Logo, $v=\lambda f=0{,}30\cdot660=198\text{ m/s}$.
Resposta: (B)
Uma turbina eólica converte a energia contida no vento em energia elétrica. O vento empurra as pás da turbina fazendo-as girar. Um eixo acoplado às pás transmite a rotação dessas ao gerador, que converte energia cinética de rotação em energia elétrica.
Suponha que, em uma turbina, a força do vento seja suficiente para produzir $7{,}2\times10^8$ joules de energia cinética rotacional em duas horas. Se 40% da energia de rotação é convertida em energia elétrica, a potência dessa turbina é, em kW,
A energia elétrica é $0{,}40\cdot7{,}2\times10^8=2{,}88\times10^8\text{ J}$. Em $7200\text{ s}$, $P=E/t=4{,}0\times10^4\text{ W}=40\text{ kW}$.
Resposta: (D)
O pequeno espelho usado pelos dentistas para examinar os dentes, que forma uma imagem ampliada, deve ser um espelho
Para formar imagem direita e ampliada do dente, o objeto deve ficar entre o foco e o vértice de um espelho esférico côncavo.
Resposta: (C)
No circuito representado na figura, duas lâmpadas idênticas de resistência elétrica R são ligadas em paralelo a uma bateria de resistência interna desprezível. Suponha que a resistência elétrica dos fios de ligação seja desprezível.
Nessa situação, o circuito dissipa uma potência elétrica P. Se uma das lâmpadas queimar, a potência elétrica dissipada pelo circuito passa a ser
Cada lâmpada em paralelo recebe a tensão total e dissipa $V^2/R$. Com duas lâmpadas, $P=2V^2/R$; ao queimar uma, resta $V^2/R=P/2$.
Resposta: (C)
Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted fez uma descoberta de extrema importância, que marcou o início do desenvolvimento do eletromagnetismo. Ele deixou, por acaso, uma bússola ao lado de um fio condutor ligado a uma bateria. Oersted observou que a agulha sofria um desvio de sua orientação inicial quando passava corrente elétrica pelo fio.
Com os resultados dessa experiência Oersted concluiu que
O desvio da bússola demonstrou que uma corrente elétrica cria um campo magnético ao redor do fio condutor.
Resposta: (B)
Um ciclista parte do repouso e gasta 100 segundos para percorrer 600 metros em uma pista retilínea. Se sua bicicleta se desloca com aceleração constante, chegará ao final do percurso com velocidade, em m/s, igual a
No MUV, a velocidade média é $(v_0+v)/2$. Como $600=[(0+v)/2]\cdot100$, resulta $v=12\text{ m/s}$.
Resposta: (C)
Um garoto sentado no chão lança uma bolinha de gude na direção de um buraco situado a 2 metros de distância, em um terreno horizontal. A bolinha parte do solo em uma direção que faz um ângulo de 45° acima da horizontal. Despreze a resistência do ar.
Para que a bolinha caia dentro do buraco, o módulo da velocidade inicial de lançamento, em m/s, deve ser
Dados: $g=10\text{ m/s}^2$; $\sin45°=\cos45°=\dfrac{\sqrt2}{2}$.
Para lançamento e queda no mesmo nível, $A=v_0^2\sin(2\theta)/g$. Com $A=2\text{ m}$ e $\theta=45^\circ$, temos $2=v_0^2/10$, logo $v_0=\sqrt{20}\text{ m/s}$.
Resposta: (B)
Uma criança empurra uma caixa de 2 kg sobre um piso horizontal, sem atrito. Ela exerce uma força constante, de intensidade igual a 30 N, para baixo, como mostra a figura, fazendo um ângulo de 30° com a horizontal, e comprime o bloco contra o piso.
Nessa situação, a força normal que o piso exerce sobre o bloco terá módulo, em N, igual a
Dado: $g=10\text{ m/s}^2$.
Na vertical não há aceleração. A componente vertical da força aplicada aponta para baixo e vale $30\sin30^\circ=15\text{ N}$. Assim, $N=mg+15=20+15=35\text{ N}$.
Resposta: (E)
Uma bolinha de borracha de massa igual a 100 g é arremessada frontalmente contra uma parede. A bolinha atinge a parede perpendicularmente a ela com velocidade de 10 m/s. Após o choque, a bolinha retorna na mesma direção com módulo de velocidade igual a 8 m/s.
Considerando positivo o sentido da velocidade da bolinha no instante em que atinge a parede, o impulso da força exercida pela parede sobre a bolinha, em kg·m/s, é
O impulso é a variação da quantidade de movimento: $I=m(v_f-v_i)=0{,}1(-8-10)=-1{,}8\text{ kg·m/s}$.
Resposta: (D)
Dois tanques cilíndricos, A e B, que têm a parte superior aberta, estão preenchidos com água, ambos até a altura de 2 metros. A área da base do cilindro B é igual ao dobro da área da base do cilindro A.
A pressão exercida pela água sobre a base do tanque A é denotada por $P_A$ e a pressão exercida pela água sobre a base do cilindro B é denotada por $P_B$. Considere a pressão atmosférica igual a $1\times10^5\text{ Pa}$.
Dados: densidade da água = $10^3\text{ kg/m}^3$; $g=10\text{ m/s}^2$.
Sobre $P_A$ e $P_B$ é correto afirmar que
A pressão depende da profundidade, não da área da base. Em ambos, $P=P_{atm}+\rho gh=10^5+10^3\cdot10\cdot2=1{,}2\times10^5\text{ Pa}$; portanto, $P_A=P_B$.
Resposta: (A)
Um garçom coloca 2 cubos de gelo, que estão a 0°C, para refrescar um suco de fruta que está inicialmente a 25°C. A massa de cada cubo de gelo é 10 gramas, e o volume do suco é 0,5 litro.
Suponha que o copo de suco esteja dentro de um recipiente de isopor de forma que não ocorra troca de calor com o ambiente. A quantidade de calor cedida pelo suco é suficiente para derreter o gelo. Após ter sido atingido o equilíbrio térmico entre a massa original de gelo e o suco, a temperatura final da mistura é, em °C, aproximadamente,
Dados: densidade do suco = 1 g/cm³; 1 litro = $10^3$ cm³; calor específico do suco = calor específico da água = 1 cal/(g·°C); calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g.
O suco tem massa $500\text{ g}$ e o gelo, $20\text{ g}$. Pelo balanço térmico, $500(25-T)=20\cdot80+20T$. Daí, $T\approx20{,}96^\circ\text{C}\approx21^\circ\text{C}$.
Resposta: (C)
Certa quantidade de um gás ideal está contida em um recipiente fechado que tem um êmbolo móvel e pode deslizar sem atrito. O gás sofre uma expansão isotérmica, e tem seu volume duplicado.
Tomando como base o que ocorreu nesse processo, pode-se afirmar que,
Na expansão isotérmica de um gás ideal, $\Delta U=0$. Pela primeira lei, o calor absorvido pelo gás é integralmente convertido no trabalho que ele realiza.
Resposta: (B)
Um giz de cera de 4 cm de altura está situado a 20 cm de uma lente gaussiana convergente, disposto perpendicularmente ao eixo principal da lente. A imagem formada pela lente é virtual, direita e possui 6 cm de altura.
A distância focal da lente é, em cm, aproximadamente,
O aumento é $A=h_i/h_o=6/4=1{,}5=-q/p$, então $q=-30\text{ cm}$. Pela equação da lente, $1/f=1/20+1/(-30)=1/60$, logo $f=60\text{ cm}$.
Resposta: (C)
Uma onda transversal senoidal se propaga ao longo de uma corda. O gráfico representa o deslocamento transversal y(t) de um determinado ponto de uma corda, como função do tempo. A velocidade de propagação da onda na corda é igual a 2 m/s.
Observando o gráfico, é possível encontrar o comprimento de onda, em metros, que é de
Pelo gráfico, o período é $T=0{,}5\text{ s}$. Como $\lambda=vT$, temos $\lambda=2\cdot0{,}5=1{,}0\text{ m}$.
Resposta: (B)
Uma esfera condutora, de raio R, e isolada, tem carga positiva distribuída uniformemente em sua superfície. É correto afirmar que o
Em equilíbrio eletrostático, o campo é nulo no interior do condutor. Fora da esfera positivamente carregada, o campo é radial e aponta para fora.
Resposta: (D)
Uma bateria de força eletromotriz 6 V e resistência interna 1 Ω é ligada a um fio de resistência 2 Ω. A potência dissipada pelo fio tem valor
A corrente no circuito é $I=\varepsilon/(R+r)=6/(2+1)=2\text{ A}$. No fio externo, $P=I^2R=2^2\cdot2=8\text{ W}$.
Resposta: (C)
Dois fios condutores retilíneos e de comprimento muito longo estão dispostos paralelamente e separados por uma distância d. Os fios são percorridos por correntes elétricas.
Assinale a alternativa correta sobre a força magnética de interação entre eles.
Correntes paralelas em sentidos opostos se repelem; em sentidos iguais, atraem-se. A força magnética por unidade de comprimento é inversamente proporcional à distância $d$.
Resposta: (D)