UEFS 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Estadual de Feira de Santana
Processo Seletivo 2011.1 · Prova de Física (Q01–Q20) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize os dados fornecidos no próprio enunciado.
Processo Seletivo: 1º Semestre de 2011
Banca: Consultec
Q01
Física Geral — Unidades — Conversão e análise dimensional
Para determinar o volume de um bloco de madeira com base retangular, utilizou-se uma régua cuja escala tinha como menor divisão 1,0mm. As medidas da largura, do comprimento e da altura do bloco foram determinadas como sendo, respectivamente, iguais a 55,0mm, 10,00cm e 2,000dm. O volume do bloco, calculado a partir dessas medidas, deve ser escrito corretamente com um número de algarismos significativos igual a
(A)7
(B)6
(C)5
(D)3
(E)2
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
D
Resolução comentada
Convertemos todas as dimensões para uma unidade comum: $55{,}0\text{ mm}=5{,}50\text{ cm}$, $10{,}00\text{ cm}$ e $2{,}000\text{ dm}=20{,}00\text{ cm}$. O produto é $V=5{,}50\cdot10{,}00\cdot20{,}00=1100\text{ cm}^3$; a quantidade de algarismos significativos é limitada pelos três da medida $55{,}0\text{ mm}$.
Alternativa correta: D
Q02
Mecânica — Cinemática — Movimento retilíneo
A diminuição da temperatura do corpo de uma pessoa falecida tem uma importância significativa na determinação do tempo de morte. Com a falência do sistema termorregulador, a tendência do corpo é equilibrar sua temperatura com a do meio ambiente. Assim, é possível medir a temperatura de um cadáver e estimar o tempo de morte. Para um cadáver que se encontra a 29,0 oC, considerando-se a temperatura corporal média de 36,6oC, a faixa da temperatura ambiente por volta dos 25,0 oC e a taxa de queda da temperatura do corpo humano, após a morte, como sendo 6,7.10 −1 oC/h, o tempo decorrido desde a morte é de, aproximadamente,
(A)10h30min
(B)11h18min
(C)12h15min
(D)13h20min
(E)14h10min
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
B
Resolução comentada
A queda da temperatura corporal é $36{,}6-29{,}0=7{,}6^\circ\text{C}$. Dividindo pela taxa $0{,}67^\circ\text{C/h}$, obtém-se $t=7{,}6/0{,}67\approx11{,}34\text{ h}$, ou aproximadamente $11\text{ h}\text{ }20\text{ min}$; a opção mais próxima é $11\text{ h}\text{ }18\text{ min}$.
Alternativa correta: B
Q03
Mecânica — Vetores — Composição de forças
O diagrama vetorial da figura esquematiza as forças exercidas por dois elásticos em um dente de uma pessoa que faz tratamento ortodôntico. Admitindo-se F = 10,0N, sen45 o = 0,7 e cos45 o = 0,7, a intensidade da força aplicada pelos elásticos no dente, em N, é igual a
(A)$3\sqrt{10}$
(B)$2\sqrt{30}$
(C)$2\sqrt{85}$
(D)$3\sqrt{35}$
(E)$2\sqrt{45}$
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
Duas forças de intensidade $F=10\text{ N}$ formam $45^\circ$. Pela lei dos cossenos para o paralelogramo de forças, $F_R^2=F^2+F^2+2F^2\cos45^\circ$. Adotando $\cos45^\circ\approx0{,}7$, temos $F_R^2\approx100+100+140=340$, logo $F_R\approx\sqrt{340}=2\sqrt{85}\text{ N}$. Esta forma coincide com a representação oferecida na prova.
Alternativa correta: C
Q04
Mecânica — Cinemática — Gráficos do movimento
O gráfico representa a distância percorrida por um móvel que partiu do repouso, deslocando-se sobre um plano horizontal, em movimento retilíneo uniformemente variado. A partir da análise da informação, o gráfico que representa a velocidade do móvel em função do tempo é o indicado na alternativa
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
E
Resolução comentada
O gráfico $d(t)$ parte de inclinação nula, aumenta a inclinação até $t=40\text{ s}$ e depois a diminui até zero em $t=60\text{ s}$. Como a velocidade instantânea é a inclinação do gráfico posição-tempo, $v$ cresce inicialmente até um máximo e depois decresce até zero. O gráfico correto é um triângulo positivo com vértice em $(40\text{ s},20\text{ m/s})$ e término em $60\text{ s}$.
Alternativa correta: E
Q05
Mecânica — Movimento circular — Velocidade angular
A velocidade angular de um disco que se movimentava com aceleração angular constante variou de 2,0rad/s para 22,0rad/s, no intervalo de 10,0s. Nesse intervalo de tempo, admitindo-se π igual a 3, o disco realizou um número de rotações igual a
(A)22
(B)20
(C)18
(D)14
(E)12
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
B
Resolução comentada
A aceleração angular é constante, então a velocidade média angular é $\omega_m=(2+22)/2=12\text{ rad/s}$. O ângulo percorrido é $\Delta\theta=\omega_mt=120\text{ rad}$. Com $2\pi=6\text{ rad}$, o número de revoluções é $N=120/6=20$.
Alternativa correta: B
Q06
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton
A carga transportada em um barco pode ser avaliada a partir da medida da fração do volume externo da embarcação que se encontra mergulhado. Assim, considere um barco descarregado que tem massa de 500,0kg e volume externo de 30,0m 3. Sabendo-se que o barco ancorado em um porto apresenta 5% do volume externo mergulhado e admitindo-se a densidade da água e o módulo da aceleração da gravidade iguais a, respectivamente, 1,0g/cm 3 e 10,0m/s 2, a carga contida no barco, medida em toneladas, é igual a
(A)2,5
(B)2,0
(C)1,5
(D)1,0
(E)0,5
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
D
Resolução comentada
O volume submerso é $V_s=0{,}05\cdot30=1{,}5\text{ m}^3$, que desloca $1500\text{ kg}$ de água. O barco em equilíbrio flutua com massa total de $1500\text{ kg}$. Descontando a massa do casco, a carga é $1500-500=1000\text{ kg}=1{,}0\text{ tonelada}$.
Alternativa correta: D
Q07
Mecânica — Dinâmica — Forças e equilíbrio
Um objeto foi abandonado do sexto andar de um prédio, a vinte metros do solo, causando um acidente. A perícia determinou a velocidade com que o objeto chegou ao solo. Considerando-se o módulo da aceleração da gravidade local, 10,0m/s 2, e desprezando-se a resistência do ar, o corpo atingiu o solo com velocidade, em km/h, igual a
(A)48
(B)56
(C)64
(D)72
(E)80
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
D
Resolução comentada
Na queda livre a partir do repouso, $v^2=2gh=2\cdot10\cdot20=400$, logo $v=20\text{ m/s}$. Convertendo para quilômetros por hora, $v=20\cdot3{,}6=72\text{ km/h}$.
Alternativa correta: D
Q08
Mecânica — Energia — Conservação da energia
Uma bala “perdida” atingiu a parede de uma residência, ficando alojada no seu interior. Para determinar a velocidade que a bala atingiu a parede, um perito determinou a profundidade do furo feito pela bala como sendo de 16,0cm. Sabendo-se que a bala com massa de 10,0g atingiu perpendicularmente a parede, penetrando-a na direção do movimento, e considerando-se a força de resistência da parede constante com módulo de 5,0.10 3N, a velocidade da bala, quando atingiu a parede, em m/s, era de
(A)300
(B)350
(C)400
(D)450
(E)500
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
A bala para depois de penetrar $d=0{,}16\text{ m}$. A força resistiva realiza trabalho em módulo $Fd=5\cdot10^3\cdot0{,}16=800\text{ J}$. Pelo teorema trabalho–energia, $mv_0^2/2=800$; usando $m=0{,}010\text{ kg}$, segue $v_0=400\text{ m/s}$.
Alternativa correta: C
Q09
Mecânica — Hidrostática — Pressão e empuxo
Um bloco com massa de 500,0g desloca-se sobre um plano horizontal de atrito desprezível. No ponto A, mostrado na figura, o bloco comprime uma mola de constante elástica 140N/m, que se encontra sobre uma superfície rugosa com coeficiente de atrito igual a 0,6. Considerando-se a aceleração da gravidade com módulo de 10,0m/s 2 e sabendo-se que a compressão máxima da mola é de 10,0cm, a quantidade de movimento do bloco, no instante que atingiu a mola, em kg.m/s, era igual a
(A)0,5
(B)0,7
(C)1,0
(D)1,5
(E)2,0
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
A energia elástica máxima é $E_e=kx^2/2=140\cdot(0{,}10)^2/2=0{,}70\text{ J}$. O atrito dissipa $W_a=\mu mgx=0{,}6\cdot0{,}5\cdot10\cdot0{,}10=0{,}30\text{ J}$. Portanto, a energia cinética ao alcançar a mola era $1{,}00\text{ J}$, dando $p=\sqrt{2mK}=1{,}0\text{ kg}\cdot\text{m/s}$.
Alternativa correta: C
Q10
Termologia — Termometria — Escalas termométricas
Uma esfera, A, com massa de 50,0g e velocidade de 8,0m/s choca-se frontalmente com outra esfera, B, que se encontra em repouso sobre uma superfície plana e horizontal de atrito desprezível. Sabendo-se que a massa da esfera B é de 200,0g e que o choque é perfeitamente elástico, os módulos das velocidades das esferas A e B, após o choque, em m/s, são iguais, respectivamente, a
(A)4,8 e 3,2.
(B)5,0 e 3,0.
(C)5,5 e 2,5.
(D)5,7 e 2,3.
(E)6,0 e 2,0.
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
A
Resolução comentada
No choque perfeitamente elástico unidimensional com a segunda esfera inicialmente parada, $v_A\prime=(m_A-m_B)v_A/(m_A+m_B)$ e $v_B\prime=2m_Av_A/(m_A+m_B)$. Para $m_A=0{,}05\text{ kg}$, $m_B=0{,}20\text{ kg}$ e $v_A=8\text{ m/s}$, resulta $v_A\prime=-4{,}8\text{ m/s}$ e $v_B\prime=3{,}2\text{ m/s}$.
Alternativa correta: A
Q11
Termologia — Calorimetria — Balanço térmico
As posições ocupadas por um bloco preso na extremidade livre de uma mola, oscilando em um eixo horizontal com movimento harmônico simples, variam com o tempo, de acordo com a equação: x = 0,2cos(πt + π), expressa no SI. Uma análise da equação do movimento permite afirmar:
(A)O período do movimento é de 2,0.10 −1s.
(B)A amplitude da oscilação é de 4,0.10 −1m.
(C)A energia cinética do bloco é igual a zero no ponto central da trajetória.
(D)A velocidade do bloco, no instante 0,5s, é de aproximadamente 6,3.10 −1m/s.
(E)A energia potencial armazenada no sistema é nula nos pontos de inversão do movimento.
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
D
Resolução comentada
Para $x=0{,}2\cos(\pi t+\pi)$, a velocidade é $v=-0{,}2\pi\sin(\pi t+\pi)$. No instante $t=0{,}5\text{ s}$, $\sin(3\pi/2)=-1$ e, portanto, $v=+0{,}2\pi\approx0{,}63\text{ m/s}$.
Alternativa correta: D
Q12
Termologia — Gases ideais — Transformações
Pesquisadores sugerem a possibilidade de computação quântica baseada em tecnologias padronizadas de fabricação de microeletrônicos, utilizando um material semicondutor, rênio ou nióbio, sobre uma superfície semicondutora que, quando resfriada próximo do zero absoluto, exibe comportamento quântico. Dentre os valores, o mais próximo do zero absoluto é
(A)1 oC.
(B)31 oF.
(C)− 4K.
(D)274K.
(E)− 270 oC.
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
E
Resolução comentada
O zero absoluto é $0\text{ K}\approx-273{,}15^\circ\text{C}$. O valor $-270^\circ\text{C}$ corresponde a aproximadamente $3{,}15\text{ K}$, o mais próximo do zero entre as temperaturas fisicamente possíveis apresentadas.
Alternativa correta: E
Q13
Óptica — Espelhos — Equação de Gauss
Referindo-se ao estado final de um gás ideal que foi expandido adiabaticamente, é correto afirmar:
(A)A temperatura do gás aumenta.
(B)A temperatura do gás diminui.
(C)A energia interna do gás aumenta.
(D)A energia interna do gás se mantém constante.
(E)A variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocado com o meio exterior.
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
B
Resolução comentada
Em expansão adiabática, $Q=0$. Como o gás realiza trabalho positivo, a primeira lei dá $\Delta U=Q-W=-W<0$. Para gás ideal, a energia interna é proporcional à temperatura, que diminui.
Alternativa correta: B
Q14
Óptica — Lentes — Vergência
Uma pequena vela acesa encontra-se sobre o eixo principal de um espelho esférico gaussiano côncavo, situada a 12,0cm do vértice do espelho. Sabendo-se que o raio de curvatura do espelho é de 40,0cm, um observador, diante do espelho, vê a imagem da vela
(A)real, invertida e menor.
(B)real, invertida e maior.
(C)virtual, direita e maior.
(D)virtual, direita e do mesmo tamanho.
(E)real, invertida e do mesmo tamanho.
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
O foco do espelho côncavo está a $f=R/2=20\text{ cm}$. Com o objeto a apenas $p=12\text{ cm}<f$, os raios refletidos divergem, formando imagem virtual, direita e ampliada atrás do espelho.
Alternativa correta: C
Q15
Ondulatória — Oscilações — Movimento harmônico simples
O objetivo primordial da Física é entender a natureza de forma unificada. Tem-se algumas ideias sobre como unificar as interações fortes com as fracas e eletromagnéticas — a chamada Grande Unificação —, mas isso só pode ocorrer se a gravidade for incluída na equação, o que traz grandes dificuldades. Sabendo-se que a ordem de grandeza da constante de gravitação universal é 10 −10N.m 2/kg 2, da constante eletrostática é 10 10N.m 2/C 2, da massa do elétron é 10 −30kg, da massa do próton é 10 −27kg, da carga elétrica elementar é 10 −19C, do raio do átomo de hidrogênio é 10 −10m, a intensidade da atração gravitacional entre um elétron e um próton, no átomo de hidrogênio, é menor que a força de atração elétrica um número de vezes da ordem de
(A)10 19
(B)10 23
(C)10 39
(D)10 41
(E)10 44
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
A força elétrica tem ordem $F_e\sim kq^2/r^2$ e a gravitacional $F_g\sim Gm_em_p/r^2$. A razão independe de $r$: $F_e/F_g\sim(10^{10}\cdot10^{-38})/(10^{-10}\cdot10^{-30}\cdot10^{-27})=10^{39}$.
Alternativa correta: C
Q16
Ondulatória — Ondas — Equação de onda
No forno de micro-ondas, há uma válvula ou gerador chamado de magnetron, que trabalha convertendo a energia elétrica em micro-ondas, as quais se propagam no vácuo com velocidade de aproximadamente 3,0.10 5km/s. Elas, por sua vez, vibram e “batem” nas estruturas cerca de 2400 milhões de vezes por segundo, gerando atrito. Essa agitação provoca o aquecimento que cozinha os alimentos, mas também faz com que se quebrem as moléculas presentes nos alimentos, modificando a estrutura dos nutrientes. O valor que mais se aproxima do comprimento de onda das micro-ondas, medido em centímetros, é
(A)0,01
(B)0,10
(C)1,00
(D)10,00
(E)100,00
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
D
Resolução comentada
A frequência é cerca de $2400\text{ MHz}=2{,}4\cdot10^9\text{ Hz}$. Portanto, $\lambda=c/f=3\cdot10^8/(2{,}4\cdot10^9)=0{,}125\text{ m}=12{,}5\text{ cm}$. Entre as alternativas, a mais próxima é $10\text{ cm}$.
Alternativa correta: D
Q17
Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb
Referindo-se a processos que ocorrem no interior da câmara de cozimento de um forno de micro-ondas, marque com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. ( ) As moléculas de água presentes nos alimentos têm energia potencial eletrostática, e a tendência natural, quando na presença do campo elétrico, é buscar uma situação de energia potencial máxima. ( ) A molécula de água, quando gira devido à presença do campo elétrico, atrita com outras moléculas e converte parte de sua energia potencial eletrostática em energia térmica. ( ) A frequência das ondas produzidas pelo forno sendo igual à frequência própria de vibração da molécula de água garante a transferência de energia para os alimentos, mediante um processo de ressonância. ( ) Recipientes metálicos e invólucros metálicos para envolver os alimentos não devem ser usados, porque podem refletir as micro-ondas no interior da câmara de cozimento. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a
(A)F V F F
(B)F V V F
(C)V V F F
(D)V F V V
(E)F V V V
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
E
Resolução comentada
A tendência de um dipolo no campo elétrico é diminuir sua energia potencial, logo a primeira proposição é falsa. A ação de campo alternado promove rotação e aquecimento do material, e a terceira afirmação usa a interpretação de ressonância adotada pelo enunciado. Objetos metálicos podem refletir micro-ondas e provocar problemas. A sequência é F–V–V–V.
Alternativa correta: E
Q18
Eletricidade — Circuitos — Associação elétrica
Um magnetron de um forno de micro-ondas emite ondas eletromagnéticas com frequência de 2450MHz. Considerando-se π igual a 3, a razão carga/massa do elétron igual a 1,76.10 11C/kg, o módulo do vetor indução magnética necessário para que os elétrons se movam em órbitas circulares com essa frequência, medido em 10 −2T, é de aproximadamente
(A)8,4
(B)7,2
(C)6,1
(D)5,3
(E)4,4
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
A
Resolução comentada
A frequência ciclotrônica do elétron é $f=qB/(2\pi m)$. Logo, $B=2\pi f/(q/m)=6\cdot(2{,}45\cdot10^9)/(1{,}76\cdot10^{11})\approx8{,}35\cdot10^{-2}\text{ T}$. Na unidade indicada, o valor é aproximadamente $8{,}4$.
Alternativa correta: A
Q19
Eletricidade — Circuitos — Potência elétrica
No circuito elétrico esquematizado na figura, o amperímetro indica uma corrente elétrica de intensidade 1,0A. Desprezando-se a resistência elétrica dos fios de ligação e as variações das resistências com a temperatura, a potência dissipada no resistor de 10Ω, em watts, é igual a
(A)1,6
(B)2,2
(C)3,6
(D)4,5
(E)5,2
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
C
Resolução comentada
O ramo externo da associação contém os resistores $5\text{ }\Omega$ e $4\text{ }\Omega$ em série com dois caminhos entre nós: um resistor de $10\text{ }\Omega$ e a série $6+2+7=15\text{ }\Omega$. A resistência equivalente entre esses nós vale $R_p=(10\cdot15)/(10+15)=6\text{ }\Omega$. Como o amperímetro indica $1{,}0\text{ A}$, a tensão entre os nós é $U=R_p i=6{,}0\text{ V}$. Assim, a potência dissipada no resistor de $10\text{ }\Omega$ é $P=U^2/R=36/10=3{,}6\text{ W}$.
Alternativa correta: C
Q20
Eletromagnetismo — Campo magnético — Força magnética
A área delimitada por uma espira quadrada com 10,0cm de lado encontra-se perpendicular às linhas de indução de um campo magnético uniforme. Sabendo-se que o módulo do vetor indução magnética era de 8,0.10 −3T e que, depois de 0,2s, o campo caiu a zero, a força eletromotriz média induzida na espira, nesse intervalo de tempo, medida em milivolts, foi de
(A)0,8
(B)0,7
(C)0,6
(D)0,5
(E)0,4 * * *
Gabarito definitivo — UEFS 2011.1
E
Resolução comentada
A área da espira é $A=(0{,}10)^2=0{,}01\text{ m}^2$. Pela lei de Faraday, $|\varepsilon_m|=|\Delta\Phi|/\Delta t=A|\Delta B|/\Delta t=(0{,}01\cdot8\cdot10^{-3})/0{,}2=4\cdot10^{-4}\text{ V}=0{,}4\text{ mV}$.