PROSEF 2014.2 — Processo Seletivo Formativo · 1ª Fase · Conhecimentos Gerais Contemporâneos · Física Q26, Q27, Q29, Q37, Q39, Q43 e Q46 · 50 questões objetivas · aplicada em 18/05/2014.
Gabarito definitivo (Modelo 1): Q26 A · Q27 D · Q29 E · Q37 A · Q39 B · Q43 C · Q46 B, conforme divulgado pela Bahiana em 27/05/2014. A banca numerava as alternativas de 1 a 5 (aqui, A a E) e publicou três modelos de caderno; os gabaritos acima correspondem ao modelo cujo enunciado e ordem de alternativas coincidem com esta prova, identificado pela resolução das questões. Q27 e Q43: as figuras originais foram redesenhadas ou descritas em texto; a resolução usa a interpretação usual desses esquemas.
Q26
Eletricidade — Geradores e Receptores — Motor Elétrico e Força Contraeletromotriz
A prática de exercício físico como uma simples caminhada pode promover bem-estar físico e emocional. Para as pessoas que têm pouco tempo disponível para caminhar na rua, o uso de uma esteira elétrica pode ser uma alternativa. A esteira elétrica requer tanto lubrificação quanto limpeza, pois o uso desse equipamento sem manutenção produz o aumento da intensidade da corrente elétrica e pode danificar o motor que gira o cilindro e movimenta a lona da esteira.
Com base nos conhecimentos de Física, pode-se afirmar que o aumento da intensidade da corrente no circuito da esteira elétrica sem manutenção, deve-se
A)à redução do valor da força contraeletromotriz do motor elétrico.
B)ao aumento da força eletromotriz do gerador elétrico do circuito.
C)ao aumento da diferença de potencial elétrico do motor.
D)à redução da resistência elétrica total do circuito.
E)ao aumento da potência consumida pelo motor.
Gabarito:
A
Resolução
Circuito com motor. Em um circuito com gerador de fem $E$ e motor (receptor) de força contraeletromotriz $E^{\prime}$ e resistência total $R$, a corrente é $i=\dfrac{E-E^{\prime}}{R}$. A força contraeletromotriz do motor é proporcional à sua velocidade de rotação.
Falta de manutenção. Com atrito maior no cilindro e na lona, o motor gira mais devagar e sua força contraeletromotriz diminui: $E^{\prime}$ menor implica $(E-E^{\prime})$ maior e, com $E$ e $R$ constantes, corrente mais intensa.
Demais proposições. A fem $E$ do gerador (tomada) e a resistência do circuito não são alteradas pela falta de lubrificação; a ddp útil no motor diminui (e não aumenta) com a redução de $E^{\prime}$; o aumento da potência consumida é consequência do aumento da corrente, e não sua causa.
Q27
Óptica — Instrumentos Ópticos — Projetor de Slides (Condensador, Slide e Objetiva)
A figura representa o esquema simplificado do princípio de funcionamento de um projetor.
Com base na interpretação das trajetórias luminosas e nos conhecimentos da óptica geométrica, é correto afirmar:
A)A fonte de luz está localizada no foco do espelho gaussiano côncavo.
B)A lente objetiva do projetor está localizada no ponto antiprincipal objeto da lente plano-convexa do condensador.
C)O slide está localizado em uma posição que se encontra além do ponto antiprincipal objeto da lente objetiva.
D)O aproveitamento da luz emitida é intensificado quando a fonte luminosa é colocada no centro de curvatura do espelho e foco objeto principal da associação de lentes.
E)Se a seta do slide fosse observada pela lente ocular de um microscópio, a natureza da imagem vista seria a mesma da imagem projetada no anteparo da figura.
Gabarito:
D
Resolução
Espelho côncavo. Para que a luz refletida volte pela própria fonte e se some à emitida diretamente, a fonte deve estar no centro de curvatura do espelho, e não no foco (no foco, os raios refletidos seguiriam paralelos).
Posição da objetiva. O condensador concentra a luz da fonte (foco objeto principal da associação) sobre a objetiva, de modo que a objetiva fica na região em que os raios convergem, e não no ponto antiprincipal objeto da lente do condensador.
Posição do slide. Para formar uma imagem real, invertida e ampliada, o slide deve ficar entre o foco objeto e o ponto antiprincipal objeto da objetiva, e não além deste último (nesse caso, a imagem seria reduzida).
Aproveitamento da luz. Com a fonte no centro de curvatura do espelho (que devolve ao sistema a luz emitida para trás) e no foco objeto principal da associação de lentes (que a concentra sobre o slide e a objetiva), aproveita-se a maior parte da luz emitida.
Natureza da imagem. No anteparo, a imagem do slide é real; observada pela ocular de um microscópio, a imagem do objeto é virtual (lente usada como lupa). As naturezas são diferentes.
Q29
Mecânica — Unidades e Medidas — Ordem de Grandeza da Espessura de uma Camada de Óleo
O derramamento de dez mil litros de óleo, em uma bacia hidrográfica, provocou um desastre ambiental que comprometeu a fauna e a flora da região.
Se o óleo que se espalhou na superfície da água atingiu uma área de $150\,000\text{ m}^2$, então a ordem de grandeza da espessura da camada de óleo, estimada em milímetros, foi da ordem de
Ordem de grandeza. Escrevendo $e=6{,}7\cdot10^{-2}\text{ mm}$ e como $6{,}7>\sqrt{10}\approx3{,}16$, a ordem de grandeza é a potência de dez seguinte: $10^{-2+1}=10^{-1}\text{ mm}$.
Q37
Mecânica — Dinâmica — Corpo em Movimento Uniforme em Plano Inclinado com Atrito, Potência
Considere um ônibus escolar público, que tem como objetivo garantir o acesso seguro à escola de alunos carentes, transportando estudantes, com massa total $m$, subindo um trecho inclinado, de comprimento $d$, que forma um ângulo $\theta$ em relação à superfície horizontal, com velocidade constante de módulo $v$.
Sendo o coeficiente de atrito cinético entre o ônibus e a superfície igual a $\mu$ e o módulo da aceleração da gravidade local igual a $g$, é correto afirmar:
A)A potência útil do motor é igual a $mg(\text{sen}\,\theta+\mu\cos\theta)v$.
B)O módulo da força do motor é igual a $mg(\text{sen}\,\theta-\mu\cos\theta)$.
C)O trabalho realizado pela força peso é igual a $mgd$.
D)O módulo da força resultante exercida pela superfície sobre o ônibus é igual a $mg\cos\theta$.
E)O módulo do vetor equilibrante da força normal é igual a $mg$.
Gabarito:
A
Resolução
Força do motor. Com velocidade constante, a resultante é nula. Ao longo do plano, para cima: $F=mg\,\text{sen}\,\theta+f_{at}$, com $f_{at}=\mu N=\mu\,mg\cos\theta$. Logo $F=mg(\text{sen}\,\theta+\mu\cos\theta)$ — o sinal entre os termos é positivo, e não negativo.
Trabalho do peso. A componente do peso ao longo do plano aponta para baixo, contra o deslocamento: $\tau_P=-mg\,\text{sen}\,\theta\cdot d$ (e não $mgd$).
Força da superfície. A superfície exerce normal $N=mg\cos\theta$ e atrito $\mu N$; a resultante dessas duas forças tem módulo $\sqrt{N^2+(\mu N)^2}=mg\cos\theta\sqrt{1+\mu^2}$, maior que $mg\cos\theta$.
Normal. $N=mg\cos\theta$, com módulo menor que $mg$ para $\theta\neq0$; o equilibrante da normal tem esse mesmo módulo, e não $mg$.
Q39
Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Radiação Infravermelha e Espectro Eletromagnético
O crescimento econômico à custa de danos ao meio ambiente tem provocado, dentre outros fatores, o aumento da temperatura média da superfície terrestre, devido ao aprisionamento de radiação infravermelha na biosfera.
Com base nos conhecimentos sobre ondas eletromagnéticas, é correto afirmar:
A)As radiações infravermelhas são ondas longitudinais.
B)O comprimento de onda da radiação infravermelha é maior do que o da radiação ultravioleta.
C)A radiação infravermelha se propaga nos meios materiais de densidades diferentes com a mesma velocidade.
D)A frequência da radiação infravermelha é menor do que a das ondas de rádio.
E)A energia transportada pelos raios infravermelhos é diretamente proporcional ao comprimento de onda.
Gabarito:
B
Resolução
Natureza. Ondas eletromagnéticas são transversais (campos $\vec E$ e $\vec B$ perpendiculares à direção de propagação).
Comprimento de onda. No espectro, o infravermelho tem frequência menor que o ultravioleta e, como $\lambda=\dfrac{c}{f}$, comprimento de onda maior.
Velocidade. Ao passar de um meio para outro, a velocidade de uma onda eletromagnética muda ($v=c/n$); ela só é igual a $c$ no vácuo.
Frequência. A frequência do infravermelho ($\approx10^{12}$ a $10^{14}\text{ Hz}$) é maior que a das ondas de rádio.
Energia. $E=hf=\dfrac{hc}{\lambda}$: a energia é diretamente proporcional à frequência e inversamente proporcional ao comprimento de onda.
Q43
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Gerador Eólico e Transformador (Correntes de Foucault)
O vento é considerado uma das mais promissoras fontes naturais de energia renovável, limpa e que não se esgota. A figura representa um esquema simplificado de uma usina eólica, em que a hélice (1) gira sob ação do vento, que movimenta o eixo, transmitindo a rotação para a caixa de máquina. O transformador (2) eleva a voltagem transmitindo a eletricidade para a rede elétrica.
Com base nas informações e nos conhecimentos de Física, é correto afirmar:
A)O cilindro da caixa de máquina gira no mesmo sentido da rotação da hélice produzida pelo vento.
B)As bobinas e os ímãs existentes no gerador giram com a mesma frequência, permanecendo em repouso relativo.
C)O núcleo do transformador deve ser construído por lâminas de ferro, separadas por uma pintura isolante, para minimizar a indução das correntes de Foucault.
D)O núcleo do transformador deve ser construído com um bloco de ferro para minimizar o aquecimento por efeito Joule quando este é percorrido por uma corrente elétrica contínua.
E)O comprimento do fio da bobina primária do transformador é maior do que o comprimento do fio da bobina secundária.
Gabarito:
C
Resolução
Sentido de rotação. A caixa de máquina (multiplicadora de velocidade) é um conjunto de engrenagens; o sentido de giro do seu cilindro depende da associação das engrenagens e não é necessariamente o mesmo da hélice. A informação não consta do texto.
Gerador. A fem induzida exige movimento relativo entre as bobinas e os ímãs (um gira e o outro permanece fixo, como no rotor e no estator); com repouso relativo, o fluxo não varia e não há corrente induzida.
Núcleo laminado. Um núcleo maciço seria percorrido por correntes parasitas (correntes de Foucault) induzidas pelo fluxo variável, que o aquecem por efeito Joule e desperdiçam energia. Com lâminas isoladas entre si, os percursos dessas correntes são interrompidos, e as perdas diminuem.
Bloco de ferro. O transformador funciona com corrente alternada (a contínua não induz tensão no secundário); o bloco maciço aumenta as correntes de Foucault e o aquecimento.
Fios das bobinas. O transformador da figura é elevador: o secundário tem mais espiras e, em geral, fio de maior comprimento que o primário, e não o contrário.
Q46
Termologia — Gases Ideais — Equação Geral dos Gases (Balão com Hélio)
Considere um balão inflado parcialmente com $150{,}0\text{ m}^3$ de gás hélio, à pressão de $1{,}0\text{ atm}$ e temperatura de $27{,}0^\circ\text{C}$.
Quando o balão estiver a $30{,}0\text{ km}$ de altura, submetido a $1\%$ da pressão no nível do mar e à temperatura de $-50{,}0^\circ\text{C}$, o volume ocupado pelo gás será, em $\text{m}^3$, de aproximadamente
A)$10^{3}$
B)$10^{4}$
C)$10^{5}$
D)$10^{6}$
E)$10^{7}$
Gabarito:
B
Resolução
Temperaturas em kelvin. $T_1=27+273=300\text{ K}$ e $T_2=-50+273=223\text{ K}$.
Equação geral. $\dfrac{p_1V_1}{T_1}=\dfrac{p_2V_2}{T_2}$, com $p_2=0{,}01\,p_1$: $V_2=V_1\cdot\dfrac{p_1}{p_2}\cdot\dfrac{T_2}{T_1}=150\cdot100\cdot\dfrac{223}{300}\approx1{,}1\cdot10^{4}\text{ m}^3$.
Ordem de grandeza. O volume é de aproximadamente $10^{4}\text{ m}^3$.
