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UEFS 2012.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Feira de Santana

Processo Seletivo 2012.1 · Prova de Física (Q01–Q20) — resolução comentada Método TEF.

Q01
Física Geral — Medidas — Algarismos significativos

Com base nos conhecimentos sobre algarismos significativos utilizados na representação de medidas e nos cálculos efetuados a partir de medidas, marque com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. ( ) O algarismo duvidoso da medida 2,452m é 2,0mm. ( ) A medida 0,024kg tem três algarismos significativos. ( ) A medida 2,5km deve ser escrita com os seus algarismos significativos corretos como sendo 2500,0m. ( ) O volume de um cilindro calculado a partir das medidas da área da base e da altura iguais a 0,302m 2 e 1,010m, respectivamente, deve ser escrito com três algarismos significativos. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a

(A)F V V F
(B)V F V F
(C)V F V V
(D)V F F V
(E)F V F F

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

O último algarismo de $2{,}452\text{ m}$ é duvidoso e corresponde a $2\text{ mm}$ (V). Em $0{,}024\text{ kg}$ há apenas dois algarismos significativos (F). A conversão de $2{,}5\text{ km}$ deve preservar dois significativos, como $2{,}5\cdot10^3\text{ m}$, não $2500{,}0\text{ m}$ (F). O produto $0{,}302\cdot1{,}010$ tem três significativos (V). Sequência V–F–F–V.

Alternativa correta: D

Q02
Física Geral — Unidades — Conversão de medidas

O resultado da adição das grandezas físicas 1,0.10 8mm e 1,0.10 6m, no SI, é igual a

(A)1,0.10 5
(B)1,1.10 6
(C)1,1.10 8
(D)1,0.10 11
(E)1,1.10 14

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

Antes de adicionar, usamos metros: $1{,}0\cdot10^8\text{ mm}=1{,}0\cdot10^5\text{ m}$. Somando $1{,}0\cdot10^6\text{ m}$, encontramos $1{,}1\cdot10^6\text{ m}$, no nível de precisão dado.

Alternativa correta: B

Q03
Mecânica — Cinemática — Movimento relativo

Um trem, com velocidade constante de 40,0km/h e 250,0m de comprimento, ultrapassa um outro trem com 200,0m de comprimento, que se movimenta em sentido contrário com velocidade de 50,0km/h, constante. Assim, de acordo com essa informação, o intervalo de tempo da ultrapassagem de um trem pelo outro, em segundos, é igual a

(A)15,0
(B)18,0
(C)25,0
(D)30,0
(E)40,0

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

Os trens se aproximam, portanto suas velocidades se somam: $v_{rel}=40+50=90\text{ km/h}=25\text{ m/s}$. A distância relativa necessária para a ultrapassagem completa é a soma dos comprimentos, $250+200=450\text{ m}$. Logo, $t=450/25=18\text{ s}$.

Alternativa correta: B

Q04
Mecânica — Cinemática — Leitura de gráfico de velocidade

O gráfico representa a variação da velocidade de um atleta nos instantes iniciais de uma corrida. Uma análise do gráfico permite afirmar:

Figura original UEFS 2012.1, questão 04 — Leitura de gráfico de velocidade
(A)A velocidade do atleta no instante t = 12,0s foi de 4,4m/s.
(B)O atleta correu 160,0 metros nos primeiros 20,0 segundos.
(C)O movimento do atleta foi uniformemente acelerado até o instante t = 40,0s.
(D)A velocidade escalar média do atleta, no primeiro minuto da corrida, foi de 6,0m/s.
(E)O módulo da desaceleração do atleta, no primeiro minuto da corrida, foi de 0,4m/s 2.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

O gráfico $v\times t$ permite encontrar o espaço percorrido pela área sob a curva. Somam-se as áreas dos trechos de aceleração, velocidade constante e desaceleração; dividindo o espaço total pelos $60\text{ s}$ iniciais, obtém-se a velocidade escalar média de $6{,}0\text{ m/s}$.

Alternativa correta: D

Q05
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo

Um jogador chutou uma bola que se encontrava parada sobre uma quadra de futebol, com velocidade de módulo 10,0m/s e direção de 45° em relação à horizontal. Um outro jogador recebeu a bola no instante em que ela tocou a quadra novamente, sem ter sido interceptada. Considerando-se o módulo da aceleração da gravidade igual a 10,0m/s 2, sen45° e cos45° iguais a 0,7 e desprezando-se a resistência do ar, a distância entre os jogadores, em metros, era, aproximadamente, igual a

(A)6,0
(B)7,0
(C)8,0
(D)9,0
(E)10,0

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

E
Resolução comentada

Para lançamento oblíquo, no mesmo nível, o alcance é $D=v_0^2\sin(2\theta)/g$. Com $v_0=10\text{ m/s}$, $g=10\text{ m/s}^2$ e $\theta=45^\circ$, temos $D=100\cdot1/10=10\text{ m}$.

Alternativa correta: E

Q06
Mecânica — Oscilações — Movimento harmônico simples

As posições, em metros, de uma partícula que oscila em movimento harmônico simples em uma direção horizontal, variam com o tempo, em segundos, de acordo com a equação: x = 0,10cos(0,10πt + π) Com base na equação do movimento da partícula, é correto afirmar:

(A)O período da oscilação é igual a 2,0s.
(B)A amplitude da oscilação é igual a 0,20m.
(C)A partícula estava na posição x = 0,10m no instante t = 0.
(D)A aceleração da partícula tem valor máximo na posição x = − 0,10m.
(E)A velocidade da partícula no ponto central da trajetória é igual a zero.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

A função do MHS é $x=0{,}10\cos(0{,}10\pi t+\pi)$. Sua amplitude é $A=0{,}10\text{ m}$, período $T=2\pi/(0{,}10\pi)=20\text{ s}$ e posição inicial $x(0)=-A$. Pelo MHS, $a=-\omega^2x$: o módulo da aceleração é máximo nos extremos, inclusive em $x=-0{,}10\text{ m}$.

Alternativa correta: D

Q07
Mecânica — Dinâmica — Atrito e blocos

No depósito de uma loja, um trabalhador desloca duas caixas aplicando uma força horizontal de intensidade 45,0N na caixa A, que tem massa de 10,0kg e está em contato com a caixa B, de massa 5,0kg, conforme o diagrama da figura. Sabendo-se que o coeficiente de atrito dinâmico entre as caixas e o piso é igual a 0,20 e considerando-se o módulo da aceleração da gravidade como sendo 10,0m/s 2, a intensidade da força que a caixa A aplica na caixa B, em newtons, é igual a

Figura original UEFS 2012.1, questão 07 — Atrito e blocos
(A)15
(B)25
(C)30
(D)35
(E)45

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

A
Resolução comentada

Para o conjunto de $15\text{ kg}$, o atrito é $F_a=\mu mg=0{,}2\cdot15\cdot10=30\text{ N}$. A aceleração é $a=(45-30)/15=1\text{ m/s}^2$. Na caixa B, a força de contato precisa vencer seu atrito e acelerá-la: $F_{AB}=m_Ba+\mu m_Bg=5\cdot1+0{,}2\cdot5\cdot10=15\text{ N}$.

Alternativa correta: A

Q08
Mecânica — Trabalho e energia — Potência e rendimento

Um guindaste ergue uma carga com peso de 2500,0N a uma altura de 1,0m no intervalo de 5,0s. Sabendo-se que o rendimento do guindaste é de 25%, a potência do guindaste, em kW, é igual a

(A)2,5
(B)2,0
(C)1,5
(D)1,0
(E)0,5

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

A potência útil é $P_u=W/\Delta t=(2500\cdot1)/5=500\text{ W}$. O rendimento de $25\%$ implica $P_{motor}=P_u/0{,}25=2000\text{ W}=2{,}0\text{ kW}$.

Alternativa correta: B

Q09
Mecânica — Trabalho e energia — Gráfico de força e posição

A intensidade da força resultante, FR, que atua em um corpo com massa de 4,0kg varia conforme o gráfico da figura. Sabendo-se que a força resultante é aplicada na direção do deslocamento do corpo, que passou na posição x = 0 com velocidade de 5,0m/s, a energia cinética do corpo na posição x = 10,0m, no SI, é igual a

Figura original UEFS 2012.1, questão 09 — Gráfico de força e posição
(A)500
(B)450
(C)400
(D)350
(E)300

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

A
Resolução comentada

A energia cinética inicial é $E_{c0}=\tfrac12mv_0^2=\tfrac12\cdot4\cdot5^2=50\text{ J}$. A área sob o gráfico força-posicão corresponde ao trabalho da força: retângulo $50\cdot6=300\text{ J}$ e trapézio $[(50+25)/2]\cdot4=150\text{ J}$. Logo, $W=450\text{ J}$ e, pelo teorema trabalho-energia, $E_{cf}=50+450=500\text{ J}$.

Alternativa correta: A

Q10
Mecânica — Energia — Choques e energia

Uma bola com massa de 400,0g foi lançada verticalmente para baixo com velocidade inicial de 3,0m/s, bateu no solo e subiu na mesma trajetória até a altura de onde foi lançada, voltando a cair novamente. Desprezando-se a resistência do ar, a energia mecânica dissipada no primeiro choque com o solo, em joules, foi igual a

(A)0,0
(B)0,4
(C)0,6
(D)1,4
(E)1,8

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

E
Resolução comentada

Antes do choque, a bola possui, além da energia potencial de sua altura de lançamento, energia cinética $m(3{,}0)^2/2=0{,}4\cdot9/2=1{,}8\text{ J}$. Depois do choque, ela retorna apenas à altura inicial e ali para; a diferença é a energia dissipada no impacto, $1{,}8\text{ J}$.

Alternativa correta: E

Q11
Mecânica — Hidrostática — Princípio de Pascal

No freio hidráulico de um automóvel, a pressão exercida pelo motorista no pedal de freio é transmitida até as rodas do veículo através de um fluído. A transmissão do acréscimo da pressão exercida em um ponto de um fluido a todos os pontos do fluido e das paredes internas do recipiente que o contém é explicada pelo

(A)Princípio da inércia.
(B)Teorema de Stevin.
(C)Princípio de Pascal.
(D)Teorema de Arquimedes.
(E)Princípio dos vasos comunicantes.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

C
Resolução comentada

O princípio de Pascal afirma que o acréscimo de pressão aplicado a um fluido confinado transmite-se integralmente às demais regiões do fluido e às paredes do recipiente. É a base do funcionamento do freio hidráulico e dos elevadores hidráulicos.

Alternativa correta: C

Q12
Mecânica — Hidrostática — Lei de Stevin

O vazamento de petróleo na Bacia de Campos, no Rio de Janeiro, é uma alerta para corrigir o despreparo, tanto de empresas quanto de órgãos de controle, visando aos desafios do pré-sal. Segundo fontes, o robô utilizado tinha capacidade limitada de atuação a uma profundidade de 1200 metros. Com base nas informações e considerando-se a pressão atmosférica, o módulo da aceleração da gravidade e a densidade da água iguais a 1,0.105Pa, 10,0m/s2 e 1,03g/cm3, respectivamente, a pressão máxima sobre o robô, em Pascal, era da ordem de

(A)106
(B)107
(C)108
(D)109
(E)1010

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

A pressão absoluta na profundidade $h$ é $p=p_0+\rho gh$. Com $\rho=1030\text{ kg/m}^3$, $h=1200\text{ m}$ e $g=10\text{ m/s}^2$, segue $p=10^5+1030\cdot10\cdot1200\approx1{,}25\cdot10^7\text{ Pa}$. Sua ordem de grandeza é $10^7\text{ Pa}$.

Alternativa correta: B

Q13
Mecânica — Hidrostática — Flutuação de gelo

Um enorme bloco de gelo com densidade de 0,92g/cm3 flutua, em equilíbrio, na água do mar de densidade 1,03g/cm3. O percentual do volume do bloco de gelo imerso na água do mar, em %, é de, aproximadamente,

(A)83
(B)85
(C)87
(D)89
(E)91

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

Para um corpo homogêneo em equilíbrio flutuante, $\rho_{gelo}Vg=\rho_{mar}V_{imerso}g$. Assim, $V_{imerso}/V=0{,}92/1{,}03\approx0{,}893$, isto é, aproximadamente $89\%$ do volume.

Alternativa correta: D

Q14
Termologia — Dilatação — Dilatação linear

Observou-se que um trilho de aço com 10,0m de comprimento, que se encontrava inicialmente a uma temperatura 25°C, com o aumento da temperatura, teve um acréscimo de 2,4mm no seu comprimento. Sabendo-se que o valor médio do coeficiente de dilatação linear do aço é 1,2.10−5 °C−1, a temperatura final do trilho, em °C, foi de

(A)40
(B)42
(C)45
(D)48
(E)50

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

C
Resolução comentada

A dilatação linear é $\Delta L=L_0\alpha\Delta T$. Com $\Delta L=2{,}4\text{ mm}=2{,}4\cdot10^{-3}\text{ m}$, segue $\Delta T=2{,}4\cdot10^{-3}/(10\cdot1{,}2\cdot10^{-5})=20^\circ\text{C}$. Logo, $T_f=25+20=45^\circ\text{C}$.

Alternativa correta: C

Q15
Termologia — Gases ideais — Equação geral dos gases

Um balão estratosférico foi preenchido parcialmente com 300,0m3 de gás hélio, a 27°C, no nível do mar. Quando o balão atingiu uma determinada altura, onde a pressão é 1,0% da pressão no nível do mar e a temperatura é de −53,0°C, o volume ocupado pelo gás, em 104m3, era, aproximadamente, igual a

(A)1,5
(B)1,8
(C)2,0
(D)2,2
(E)2,5

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

Para quantidade fixa de gás, $pV/T$ permanece constante. A temperatura inicial é $300\text{ K}$ e a final $220\text{ K}$; a pressão final é $0{,}01p_1$. Portanto, $V_2=300\cdot(220/300)/0{,}01=22000\text{ m}^3=2{,}2\cdot10^4\text{ m}^3$.

Alternativa correta: D

Q16
Óptica — Espelhos — Espelhos esféricos

Uma pequena vela acesa está apoiada sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, situada entre o centro de curvatura e o foco do espelho. Na aproximação de Gauss, a imagem vista por um observador diante do espelho é

(A)virtual, direita e maior que a vela.
(B)real, invertida e maior que a vela.
(C)real, invertida e menor que a vela.
(D)virtual, direita e menor que a vela.
(E)real, invertida e do mesmo tamanho da vela.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

Em um espelho côncavo, um objeto entre o foco $F$ e o centro de curvatura $C$ tem imagem além de $C$, real, invertida e maior. O resultado também pode ser confirmado pela equação de Gauss e pelo aumento linear.

Alternativa correta: B

Q17
Ondulatória — Ondas em cordas — Harmônicos

Uma corda com 50,0cm de comprimento, fixa nas extremidades e submetida a uma tração de intensidade 10,0N, vibra formando ondas estacionárias. Sabendo-se que a corda tem densidade linear de massa de 1,0.10−4g/cm, a frequência fundamental da vibração, em hertz, é igual a

(A)1,0
(B)10,0
(C)100,0
(D)1000,0
(E)10000,0

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

D
Resolução comentada

A densidade linear $1{,}0\cdot10^{-4}\text{ g/cm}$ equivale a $1{,}0\cdot10^{-5}\text{ kg/m}$. A velocidade das ondas é $v=\sqrt{F/\mu}=\sqrt{10/10^{-5}}=1000\text{ m/s}$. Como a corda tem $L=0{,}50\text{ m}$ e as extremidades são fixas, $f_1=v/(2L)=1000\text{ Hz}$.

Alternativa correta: D

Q18
Eletricidade — Eletrostática — Esferas eletrizadas

Duas esferas condutoras idênticas foram suspensas utilizando-se dois fios isolantes de peso desprezível. Separando-as, eletrizou-se uma com carga Q, positiva, mantendo a outra neutra. Após o contato entre elas, foram abandonadas e se equilibraram na posição mostrada na figura. Considerando-se a constante eletrostática do meio e o módulo da aceleração da gravidade iguais a 9,0.10 9N.m 2/C 2 e 10,0m/s 2, respectivamente, e sabendo-se que a massa de cada esfera é de 0,60g, o valor da carga Q, em µC, era de, aproximadamente,

Figura original UEFS 2012.1, questão 18 — Esferas eletrizadas
(A)1,2
(B)1,7
(C)2,4
(D)3,0
(E)3,6

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

B
Resolução comentada

Após o contato, esferas idênticas dividem a carga igualmente, ficando cada uma com $Q/2$. No equilíbrio, a componente horizontal da tensão equilibra a força elétrica, enquanto a vertical equilibra o peso: $\tan\theta=F_e/(mg)$. Pela lei de Coulomb, $F_e=k(Q/2)^2/d^2$. Os comprimentos e ângulos da figura permitem determinar a distância $d$ e isolar $Q$, resultando aproximadamente $1{,}7\text{ }\mu\text{C}$.

Alternativa correta: B

Q19
Eletromagnetismo — Força magnética — Motor elétrico

Uma das aplicações da força magnética sobre condutores é o motor elétrico, no qual espiras móveis imersas em um campo de indução magnética são percorridas por uma corrente elétrica. Utilizam-se várias espiras montadas sobre um cilindro, o rotor, para obter um melhor aproveitamento. A figura mostra um esquema simplificado do princípio de funcionamento de um motor elétrico. Sabendo-se que o módulo do vetor indução magnética é 0,05T, a intensidade de corrente elétrica é 1,5A e desprezando-se o peso da espira, é correto afirmar:

Figura original UEFS 2012.1, questão 19 — Motor elétrico
(A)As forças aplicadas nos lados AD e BC têm intensidades iguais a zero.
(B)O movimento de rotação da espira independe do sentido da corrente elétrica.
(C)A força aplicada no lado AD é perpendicular às linhas de indução e tem sentido saindo do plano da figura.
(D)As forças aplicadas nos lados AB e CD fazem a espira girar no sentido horário em torno de um eixo paralelo às linhas de indução, para o observador O.
(E)As forças aplicadas nos lados AD e BC têm intensidades iguais a 4,5.10−2N, cada uma, e fazem a espira girar no sentido anti-horário, para o observador O.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

E
Resolução comentada

Em um condutor percorrido por corrente e imerso em campo magnético, $\vec F=i\vec L\times\vec B$. Nos trechos da espira paralelos ao campo não há força; nos trechos perpendiculares surgem forças iguais e opostas que formam um binário e fazem a espira girar. O sentido da força decorre da regra da mão direita.

Alternativa correta: E

Q20
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Espectro eletromagnético

Com base em conhecimentos sobre o espectro das radiações eletromagnéticas, a alternativa que apresenta as ondas eletromagnéticas na ordem crescente dos seus comprimentos de onda é a

(A)raios γ, raios X e micro-ondas.
(B)luz visível, ultravioleta e raios X.
(C)micro-ondas, ultravioleta e raios γ.
(D)ondas de rádio, luz visível e infravermelho.
(E)ondas de rádio, infravermelho e ultravioleta.

Gabarito definitivo — UEFS 2012.1

A
Resolução comentada

A frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda no vácuo: $c=\lambda f$. No espectro, os raios $\gamma$ têm comprimentos de onda menores que os raios X, que, por sua vez, são muito menores que as micro-ondas. Essa é a ordem crescente solicitada.

Alternativa correta: A

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