UFAM PSC 2021 | 2ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Federal do Amazonas
Processo Seletivo Contínuo — PSC 2021 · 2ª Etapa · Prova de Conhecimentos Gerais · Prova de Física (Q41-46) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize os dados fornecidos abaixo.
Densidade da água: $\rho = 1{,}0\times10^{3}\text{ kg/m}^3$
Constante universal dos gases ideais: $R = 8{,}0\times10^{-2}\text{ atm}\cdot\text{L}/(\text{mol}\cdot\text{K})$
Banca: COMPEC/UFAM
Q41
Termologia — Propagação do Calor — Garrafa Térmica
Criada em 1892 pelo físico inglês James Dewar (1842-1923), a garrafa térmica consiste, basicamente, de dois frascos, colocados um dentro do outro e unidos no pescoço. A figura a seguir mostra, esquematicamente, uma garrafa térmica:
Considere as seguintes afirmativas:
I. As paredes da garrafa térmica são praticamente diatérmicas, de forma a reduzir, consideravelmente, as trocas de calor entre o conteúdo e o meio externo.
II. O vidro de que são feitas as paredes internas da garrafa térmica é espelhado para que o calor radiante seja refletido.
III. As paredes internas são duplas e separadas por uma região de quase vácuo, cuja função é tentar evitar a condução do calor.
IV. Para evitar as possíveis trocas de calor por convecção, basta fechar bem a tampa da garrafa térmica.
Assinale a alternativa CORRETA:
(A)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
(B)Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
(C)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
(D)Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.
(E)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
D
Resolução comentada
I. Para reduzir as trocas de calor, as paredes devem ser praticamente adiabáticas, e não diatérmicas. Falsa.
II. O espelhamento reflete a radiação térmica, reduzindo a troca de calor por irradiação. Verdadeira.
III. No vácuo não há meio material, de modo que a condução (e também a convecção) fica praticamente impedida entre as paredes. Verdadeira.
IV. A convecção exige que o fluido circule. Com a tampa bem fechada, o ar do exterior não se mistura com o conteúdo. Verdadeira.
Q42
Termologia — Calorimetria — Trocas de Calor
Numa aula de Física do 2º ano, o professor realizou, com a ajuda de um dos alunos da turma, a seguinte demonstração: 1) Com duas garrafas PET cortadas, aqui denominadas de recipientes A e B, o aluno colocou um copo de água em A e dois copos de água em B; 2) Em seguida colocou, simultaneamente, três cubos de gelo nos dois recipientes; 3) Esperou por um minuto de modo que os cubos de gelo não derretessem por completo; 4) Com a ajuda de uma colher, retirou os seis pedaços de gelo que sobraram e, em seguida, colocou uma mão dentro de cada recipiente, verificando que a água no recipiente A estava mais fria que no recipiente B.
Desprezando quaisquer trocas de calor com o ambiente, pode-se afirmar que a:
I. quantidade de calor cedida pela água aos cubos de gelo é a mesma nos dois recipientes.
II. diminuição de temperatura da água no recipiente A é o dobro da diminuição de temperatura da água no recipiente B.
III. quantidade de calor cedida pela água aos cubos de gelo é menor no recipiente A do que no recipiente B.
Assinale a alternativa CORRETA:
(A)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
(B)Somente a afirmativa I é verdadeira.
(C)Somente a afirmativa II é verdadeira.
(D)Somente a afirmativa III é verdadeira.
(E)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
A
Resolução comentada
Cada recipiente recebeu a mesma massa de gelo, e restou gelo em ambos (os cubos não derreteram por completo). Assim, o gelo fica a $0^\circ\text{C}$ e a mesma massa derrete em cada recipiente. Logo, a água de cada recipiente cede ao gelo a mesma quantidade de calor, $Q_A = Q_B$. I é verdadeira e III é falsa.
A água tem o mesmo calor específico nos dois casos, mas $m_B = 2\,m_A$. Como $Q = m\,c\,|\Delta T|$ e $Q_A = Q_B$:
A queda de temperatura em A é o dobro da de B, e por isso a água de A fica mais fria. II é verdadeira.
Q43
Termologia — Gases — Equação de Clapeyron
Considere a situação na qual um cilindro de oxigênio hospitalar com $50\text{ L}$ de capacidade, com o gás à pressão interna de $96\text{ atm}$ e à temperatura de $300\text{ K}$, vai ser utilizado para manter a saturação de oxigênio de um paciente em níveis adequados. Considerando o oxigênio como um gás ideal, podemos afirmar que se o consumo de oxigênio for regulado para fornecer $5{,}0\text{ L/min}$, à pressão de $2{,}4\text{ atm}$ e à temperatura de $300\text{ K}$, o intervalo de tempo até que a pressão interna do cilindro fique reduzida ao valor de $2{,}4\text{ atm}$ será de:
(A)$6\text{h}15\text{min}$
(B)$6\text{h}20\text{min}$
(C)$6\text{h}30\text{min}$
(D)$6\text{h}40\text{min}$
(E)$6\text{h}45\text{min}$
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
C
Resolução comentada
Com a temperatura constante ($300\text{ K}$), vale $pV = nRT = \text{constante}$ para uma mesma quantidade de gás.
Volume que todo o gás inicial ocuparia a $2{,}4\text{ atm}$:
Ao final, o cilindro ainda contém gás a $2{,}4\text{ atm}$ ocupando os seus $50\text{ L}$. O volume fornecido ao paciente, medido a $2{,}4\text{ atm}$, é:
Ondulatória — Ondas — Equação Fundamental da Ondulatória
A figura a seguir mostra o instantâneo de duas ondas transversais A e B, que se propagam em cordas idênticas, com a mesma velocidade:
A partir dessas informações, podemos afirmar que, para a onda A, a frequência é I , o comprimento de onda é II e a amplitude é III do que para a onda B.
Assinale a alternativa que preenche CORRETAMENTE as lacunas:
(A)I: o dobro; II: a metade; III: igual
(B)I: a metade; II: o dobro; III: igual
(C)I: o dobro; II: igual; III: o dobro
(D)I: a metade; II: o dobro; III: a metade
(E)I: o dobro; II: a metade; III: o dobro
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
E
Resolução comentada
No intervalo mostrado, a onda A completa dois ciclos e a onda B completa um. Portanto, $\lambda_A = \dfrac{\lambda_B}{2}$: o comprimento de onda de A é a metade.
As duas ondas têm a mesma velocidade $v$, e $v = \lambda f$ então fornece:
Pela grade, a crista de A tem o dobro da altura da crista de B, então $A_A = 2\,A_B$: a amplitude de A é o dobro.
Q45
Óptica — Reflexão e Espelhos — Espelhos Esféricos
Num experimento realizado no laboratório de Física, um objeto linear $AB$ é colocado perpendicularmente ao eixo principal de um espelho esférico côncavo de centro de curvatura $C$, foco principal $F$ e vértice $V$. O quadro a seguir mostra os resultados obtidos:
Posição do objeto
Características da imagem
1
Entre F e V
( )
Real, invertida e do mesmo tamanho do objeto.
2
Entre F e C
( )
Real, invertida e menor que o objeto.
3
Em C
( )
Real, invertida e maior que o objeto.
4
Além de C
( )
Virtual, direita e maior que o objeto.
Assinale a alternativa que associa, CORRETAMENTE, a posição do objeto com as características da imagem, de cima para baixo:
(A)4 – 3 – 2 – 1
(B)3 – 4 – 2 – 1
(C)3 – 2 – 4 – 1
(D)3 – 4 – 1 – 2
(E)4 – 3 – 1 – 2
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
B
Resolução comentada
Para um espelho côncavo:
— objeto além de C (posição 4): imagem real, invertida e menor;
— objeto em C (posição 3): imagem real, invertida e do mesmo tamanho;
— objeto entre F e C (posição 2): imagem real, invertida e maior;
— objeto entre F e V (posição 1): imagem virtual, direita e maior.
Preenchendo os parênteses das características, de cima para baixo: "mesmo tamanho" corresponde à posição 3; "menor", à 4; "maior", à 2; e "virtual, direita e maior", à 1. A sequência é $3 - 4 - 2 - 1$.
Q46
Óptica — Lentes — Lente de Aumento (Lupa)
Uma estudante deseja examinar uma folha de cupuaçuzeiro com o auxílio de uma lupa de distância focal igual a $5\text{ cm}$. Para que possa ver detalhes da estrutura da folha, ampliada em cinco vezes, a lupa deve formar uma imagem I , com a distância entre a folha e o centro da lupa igual a II .
Assinale a alternativa que completa, CORRETAMENTE, as lacunas:
(A)I: virtual; II: $4\text{ cm}$
(B)I: real; II: $4\text{ cm}$
(C)I: virtual; II: $2\text{ cm}$
(D)I: real; II: $2\text{ cm}$
(E)I: virtual; II: $2{,}5\text{ cm}$
Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2021 (2ª Etapa)
A
Resolução comentada
Para ampliar a imagem de um objeto com uma lupa, o objeto fica entre o foco e a lente; a imagem é virtual, direita e maior.
O aumento linear é $A = \dfrac{f}{f - p}$ (com $f \gt 0$ para lente convergente). Para $A = 5$ e $f = 5\text{ cm}$:
\[5 = \frac{5}{5 - p} \;\Rightarrow\; 5 - p = 1 \;\Rightarrow\; p = 4\text{ cm}\]