Processo Seletivo Formativo 2019.1 · 1ª Fase · Conhecimentos Gerais Contemporâneos · Física Q31–Q35 · 50 questões · $4\text{ h }30\text{ min}$.
Fonte: transcrição fiel do caderno Tipo 1 fornecido. Gabarito definitivo publicado em 27/11/2018: Q31 E · Q32 D · Q33 D · Q34 E · Q35 D. Provas e gabaritos da Bahiana.
Q31
Mecânica — Cinemática — Lançamento Horizontal
Um drone voa horizontalmente a $45{,}0\text{ m}$ de altura do solo com velocidade de $5{,}0\text{ m/s}$ quando abandona do ponto O um objeto que atinge o solo no ponto P, conforme a figura.
Considerando-se o módulo da aceleração da gravidade local igual a $10\text{ m/s}^2$ e desprezando-se a resistência do ar, é correto afirmar:
A)O objeto atinge o ponto P dois segundos depois de ser abandonado.
B)A função horária do movimento vertical do objeto é $y=45+5t-5t^2$.
C)O módulo da velocidade resultante do objeto no ponto P é igual a $25{,}0\text{ m/s}$.
D)O ponto P encontra-se a $20{,}0\text{ m}$ de distância da vertical que passa pelo ponto O.
E)A equação da trajetória do objeto abandonado, em relação a um referencial fixo no solo, é $y=\dfrac{1}{5}x^2$.
Gabarito oficial definitivo — Tipo 1:
E
Resolução
Tomando o ponto O como origem e o eixo $y$ positivo para baixo, o movimento vertical começa com velocidade inicial nula:
$y=\dfrac{gt^2}{2}=5t^2$.
No movimento horizontal, $x=v_xt=5t$, logo $t=\dfrac{x}{5}$.
Substituindo na expressão vertical:
$y=5\left(\dfrac{x}{5}\right)^2=\dfrac{x^2}{5}$.
Como conferência, para $y=45\text{ m}$, resulta $t=3\text{ s}$ e $x=15\text{ m}$.
Alternativa E.
Q32
Mecânica — Trabalho, Energia e Potência — Usina Hidrelétrica
Considere uma unidade de uma usina hidrelétrica que utiliza uma queda d’água de $5{,}0\text{ m}$ de altura para gerar $20{,}0\text{ MW}$ de potência elétrica.
Desprezando-se a resistência do ar, e admitindo-se o módulo da aceleração da gravidade local igual a $10\text{ m/s}^2$ e a densidade da água, $1{,}0\text{ g/cm}^3$, é correto afirmar:
A)A energia elétrica gerada na usina é transmitida por uma subestação que rebaixa a tensão para minimizar a dissipação de energia.
B)A velocidade alcançada pela massa de água na metade da altura de onde caiu é de, aproximadamente, $18{,}0\text{ km/h}$.
C)A energia elétrica gerada durante $2{,}0\text{ h}$ de funcionamento ininterrupto da unidade geradora de energia é da ordem de $10^6\text{ kWh}$.
D)O volume de água liberado pela represa da unidade geradora de energia elétrica, a cada minuto, é da ordem de $10^7\text{ litros}$.
E)A intensidade da corrente elétrica induzida independe das variações do fluxo magnético no interior do gerador elétrico.
Gabarito oficial definitivo — Tipo 1:
D
Resolução
Na idealização proposta, a potência associada à queda da água pode ser escrita como
Portanto, o volume é da ordem de $10^7\text{ L}$ por minuto.
Alternativa D.
Q33
Mecânica — Movimento Circular — Polias e Correias
Sabe-se que caminhar ou correr na esteira da academia ou em casa é uma forma fácil e eficaz de fazer exercício físico porque requer pouca preparação física e mantém os benefícios da corrida, como aumento da resistência física, queima de gordura e desenvolvimento de vários grupos musculares. Recomenda-se a prática de, no mínimo, $150\text{ min}$ de caminhada semanalmente.
A figura 1 representa o esquema simplificado de uma esteira elétrica e a figura 2, o princípio de transmissão de movimento circular por correia. O círculo 2, extremidade do eixo que movimenta a lona da esteira, está acoplado coaxialmente à polia 1, que está ligada à polia 3 do eixo do motor por uma correia.
Com base nessas informações e considerando-se $\pi=3$, o raio $R_1=10{,}0\text{ cm}$, os raios $R_2=R_3=5{,}0\text{ cm}$ e a velocidade linear da lona da esteira igual a $5{,}4\text{ km/h}$, pode-se afirmar:
A)O sentido do movimento da esteira é oposto ao sentido da rotação do eixo do motor.
B)A distância mínima que se deve percorrer semanalmente é de $15{,}5\text{ km}$.
C)A velocidade angular da polia 1 é igual a $20{,}0\text{ rad/s}$.
D)A frequência da rotação do motor é igual a $10{,}0\text{ Hz}$.
E)A velocidade escalar da polia 1 é igual a $5{,}4\text{ km/h}$.
Gabarito oficial definitivo — Tipo 1:
D
Resolução
A velocidade da lona é $5{,}4\text{ km/h}=1{,}5\text{ m/s}$.
Como 1 e 2 são coaxiais, $\omega_1=30\text{ rad/s}$. A velocidade da correia na polia 1 é
$v_c=\omega_1R_1=30\cdot0{,}10=3{,}0\text{ m/s}$.
Na polia 3:
$\omega_3=\dfrac{3{,}0}{0{,}05}=60\text{ rad/s}$.
Como $\omega=2\pi f$ e $\pi=3$:
$f=\dfrac{60}{6}=10\text{ Hz}$.
Alternativa D.
Q34
Ondas — Ondas Mecânicas e Eletromagnéticas — Ultrassom e Laser
A figura representa um novo aparelho — portátil e de baixo custo — desenvolvido no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP que utiliza a técnica de ultrassom (US) associada ao laser para tratar lesões osteoneuromioarticulares e aliviar as dores provocadas pela osteoartrose, uma doença crônica que compromete as articulações do corpo. As duas técnicas são potentes agentes anti-inflamatórios e analgésicos.
Com base nos conhecimentos de Física sobre o comportamento e os fenômenos ondulatórios de ondas de ultrassom e a luz de laser, é correto afirmar:
A)O sucesso da técnica de ultrassom associada ao laser se deve às frequências dessas ondas terem o mesmo valor.
B)As ondas de ultrassom se propagam em estruturas de várias interfaces de diferentes densidades com velocidade de módulo constante.
C)A luz do laser, radiação eletromagnética monocromática, coerente e colimada é composta por espectros coloridos do arco-íris.
D)O ultrassom terapêutico, de frequência igual a $0{,}5\text{ MHz}$ que se propaga com velocidade média de $1500{,}0\text{ m/s}$, tem comprimento de onda igual a $3{,}0\text{ cm}$, desprezando-se a impedância acústica do meio.
E)As ondas de ultrassom, utilizadas para diagnóstico de doenças cardíacas e em exames preventivos em gestantes, propagam-se tridimensionalmente em tecidos de impedâncias acústicas diferentes.
Gabarito oficial definitivo — Tipo 1:
E
Resolução
O ultrassom é uma onda mecânica; o laser é uma onda eletromagnética. Portanto, suas frequências não precisam coincidir e suas propriedades de propagação são diferentes.
O ultrassom realmente pode propagar-se tridimensionalmente por tecidos com diferentes impedâncias acústicas, produzindo reflexão e transmissão nas interfaces.
Alternativa E.
Q35
Magnetismo — Força Magnética — Carga Paralela ao Campo
Uma nave espacial foi lançada, em 2018, pela NASA — Agência Espacial Americana, para “tocar” o Sol. A nave deve se aproximar da enorme estrela cheia de hidrogênio e hélio e enfrentar temperaturas altíssimas assim como níveis de radiação, devido às partículas cósmicas emitidas pelo Sol que atingem a atmosfera de planetas, como a Terra.
Considerando-se uma partícula cósmica de alta velocidade e carga elétrica positiva que se aproxima da Terra percorrendo uma trajetória retilínea que coincide com o eixo magnético terrestre, desprezando-se os efeitos gravitacionais, é correto afirmar:
A)A velocidade da partícula diminui e muda de direção.
B)A trajetória da partícula é desviada para o leste do eixo magnético terrestre.
C)A velocidade da partícula aumenta e mantém a direção do eixo magnético terrestre.
D)A direção, o sentido e o módulo da velocidade da partícula não mudam.
E)A partícula é desviada no sentido contrário ao do seu movimento de aproximação.
Gabarito oficial definitivo — Tipo 1:
D
Resolução
O módulo da força magnética sobre uma carga em movimento é
$F=qvB\sin\theta$.
Como a trajetória coincide com o eixo magnético terrestre, a velocidade é paralela ao campo: $\theta=0$.
Logo, $\sin0=0$ e $F=0$.
Sem força magnética e com os efeitos gravitacionais desprezados, não há alteração na direção, no sentido nem no módulo da velocidade.
