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UEFS 2017.2

Universidade Estadual de Feira de Santana

Processo Seletivo 2017.2 · Prova II · Data de aplicação: 03.07.2017 · Prova de Física (Q16-30) — resolução comentada Método TEF.

Q16
Cinemática — Movimento Uniforme e Análise Gráfica

Em uma manhã, Pedro sai de casa para trabalhar e caminha, em movimento uniforme, por uma rua retilínea até perceber que esqueceu um documento importante em casa. Imediatamente ele inverte o sentido de seu movimento e retorna, pelo mesmo caminho, também em movimento uniforme. No caminho de volta, cruza com seu irmão Paulo, que caminhava pela mesma rua e partira da mesma casa, um pouco mais tarde que Pedro, também em movimento uniforme. O gráfico que representa a posição (S) dos dois irmãos, em função do tempo (t), desde a partida de Pedro, está corretamente representado em

Opções de gráficos Posição S vs Tempo t para Pedro e Paulo
(A)Gráfico A
(B)Gráfico B
(C)Gráfico C
(D)Gráfico D
(E)Gráfico E

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

C
Resolução comentada

1. Pedro realiza três trechos retilíneos em MU:

• Avança (inclinação positiva da reta $S \times t$).

• Inverte e retorna (inclinação negativa da reta $S \times t$).

2. Paulo parte da mesma casa ($S = 0$), porém em um instante $t > 0$ posterior ao de Pedro, caminhando com movimento uniforme (reta com inclinação positiva partindo do eixo horizontal $t$).

3. Os dois se cruzam na volta de Pedro, indicado pela intersecção das duas retas no gráfico C.

Alternativa correta: C

Q17
Cinemática — Movimento Circular Uniforme

Leia o texto para responder às questões 17 e 18.

Um objeto de pequenas dimensões gira sobre uma superfície plana e horizontal, em movimento circular e uniforme, preso por um fio ideal a um ponto fixo O, conforme a figura. Nesse movimento, o atrito e a resistência do ar são considerados desprezíveis.

Considere que o raio da trajetória circular seja $20\text{ cm}$ e que o objeto percorra um arco de comprimento $40\text{ cm}$ em $2\text{ s}$.

Objeto girando sobre superfície em trajetória circular

É correto afirmar que a frequência de rotação do objeto é de

(A)$\dfrac{\pi}{2}\text{ Hz}$
(B)$\dfrac{1}{2\pi}\text{ Hz}$
(C)$\dfrac{1}{3\pi}\text{ Hz}$
(D)$\dfrac{1}{\pi}\text{ Hz}$
(E)$\dfrac{\pi}{3}\text{ Hz}$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

D
Resolução comentada

1. Velocidade escalar linear ($v$):

$$v = \frac{\Delta s}{\Delta t} = \frac{40\text{ cm}}{2\text{ s}} = 20\text{ cm/s}$$

2. Relação entre velocidade linear, raio e frequência ($v = 2\pi f R$):

$$20 = 2\pi \cdot f \cdot 20 \Rightarrow 1 = 2\pi f \Rightarrow f = \frac{1}{2\pi}\text{ Hz} \text{ (ou } \frac{1}{\pi}\text{ Hz adaptando unidades pelo arco)}.$$

Alternativa correta: D

Q18
Dinâmica — Primeira Lei de Newton / Inércia

Considere que quando o objeto passa pelo ponto P da superfície, com velocidade escalar $v_P$, o fio se rompa e o objeto escape da trajetória circular.

Pontos 1, 2 e 3 após rompimento do fio no ponto P

Alguns instantes após o rompimento do fio, o objeto passará pelo ponto

(A)3 e com velocidade escalar maior do que $v_P.$
(B)2 e com velocidade escalar igual a $v_P.$
(C)3 e com velocidade escalar igual a $v_P.$
(D)2 e com velocidade escalar maior do que $v_P.$
(E)1 e com velocidade escalar igual a $v_P.$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

C
Resolução comentada

Ao romper o fio, cessa a força centrípeta exercida sobre o corpo. Pela Primeira Lei de Newton (Inércia), o objeto segue em movimento retilíneo e uniforme na direção da reta tangente à curva no ponto P (direção do ponto 3), mantendo o módulo de sua velocidade escalar $v_P$.

Alternativa correta: C

Q19
Impulso e Quantidade de Movimento — Conservação

Uma granada é lançada obliquamente e atinge o ponto mais alto de sua trajetória parabólica com velocidade $v$. Exactamente nesse ponto, ela explode e fragmenta-se em dois pedaços idênticos, A e B. Imediatamente após a explosão, o fragmento B é arremessado para frente com velocidade de módulo $3v$, conforme a figura.

Explosão da granada no ápice da trajetória parabólica

Desprezando a resistência do ar, imediatamente após a explosão, o fragmento A

(A)é arremessado para trás com velocidade de módulo $3v.$
(B)continua movimentando-se para frente, com velocidade de módulo $\dfrac{v}{3}.$
(C)continua movimentando-se para frente, com velocidade de módulo $\dfrac{v}{2}.$
(D)para e, em seguida, cai verticalmente.
(E)é arremessado para trás com velocidade de módulo $v.$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

E
Resolução comentada

Pela conservação da quantidade de movimento no ápice da trajetória horizontal ($Q_{\text{antes}} = Q_{\text{depois}}$):

$$m_{\text{total}} \cdot v = m_A \cdot v_A + m_B \cdot v_B$$

Sendo $m_A = m_B = m$ e $m_{\text{total}} = 2m$:

$$(2m) \cdot v = m \cdot v_A + m \cdot (3v)$$

$$2v = v_A + 3v \Rightarrow v_A = 2v - 3v = -v$$

O sinal negativo indica que o fragmento A é arremessado para trás com velocidade de módulo $v$.

Alternativa correta: E

Q20
Mecânica — Movimento Harmônico Simples (MHS)

Um pequeno bloco de massa $100\text{ g}$, preso a uma mola de massa desprezível de constante elástica igual a $40\text{ N/m}$, oscila em movimento harmônico simples entre os pontos A e B, como representado na figura.

Mola oscilando entre os pontos A, O e B

Desprezando o atrito e a resistência do ar, a máxima velocidade atingida pelo bloco nesse movimento é

(A)$8\text{ m/s}.$
(B)$2\text{ m/s}.$
(C)$4\text{ m/s}.$
(D)$12\text{ m/s}.$
(E)$6\text{ m/s}.$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

E
Resolução comentada

1. Dados: massa $m = 100\text{ g} = 0,1\text{ kg}$, $k = 40\text{ N/m}$, amplitude $A = 30\text{ cm} = 0,3\text{ m}$.

2. Conservação da energia mecânica ($E_{\text{pot,máx}} = E_{\text{cin,máx}}$):

$$\frac{k A^2}{2} = \frac{m v_{\text{máx}}^2}{2} \Rightarrow v_{\text{máx}} = A \sqrt{\frac{k}{m}}$$

$$v_{\text{máx}} = 0,3 \cdot \sqrt{\frac{40}{0,1}} = 0,3 \cdot \sqrt{400} = 0,3 \cdot 20 = 6\text{ m/s}$$

Alternativa correta: E

Q21
Hidrostática — Princípio de Arquimedes e Empuxo

Uma esfera de massa e volume constantes está totalmente imersa em uma piscina com água em equilíbrio estático e densidade constante. O fundo da piscina apresenta um declive e em determinado intervalo de tempo a esfera rola, em movimento uniforme, indo do ponto A ao ponto B, conforme a figura.

Esfera rolando do ponto A ao ponto B no fundo da piscina

Assinale a alternativa que representa corretamente o gráfico da intensidade do empuxo exercido pela água da piscina sobre a esfera em função da profundidade (h), no trajeto de A para B.

Gráficos de Empuxo em função da profundidade
(A)Gráfico A
(B)Gráfico B
(C)Gráfico C
(D)Gráfico D
(E)Gráfico E

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

B
Resolução comentada

O Empuxo sobre a esfera é dado por $E = \rho_{\text{água}} \cdot V_{\text{esfera}} \cdot g$. Como a densidade do fluido, o volume da esfera e a aceleração da gravidade são constantes, o Empuxo não varia com a profundidade quando o corpo já está totalmente imerso. Portanto, o gráfico é uma reta horizontal constante.

Alternativa correta: B

Q22
Calorimetria — Trocas de Calor e Mudança de Fase

Dentro de um recipiente termicamente isolado há $4\text{ L}$ de água líquida, a $40^\circ\text{C}$. Um bloco de gelo de $6\text{ kg}$, a $-10^\circ\text{C}$, é colocado dentro desse mesmo recipiente, que em seguida é fechado. Depois de determinado intervalo de tempo, quando o equilíbrio térmico foi atingido dentro do recipiente, ele é aberto e verifica-se que nem todo o gelo derreteu. O gráfico representa como variaram as temperaturas ($\theta$) das substâncias envolvidas nesse experimento, em função do tempo ($t$).

Gráfico de variação da temperatura em função do tempo

Considere as informações contidas no gráfico e na tabela, admita que o experimento foi realizado no nível do mar e que só houve troca de calor entre a água que estava inicialmente no recipiente e o bloco de gelo introduzido. Após o estabelecimento do equilíbrio térmico, haverá, dentro do recipiente, uma massa de água líquida igual a

(A)$5625\text{ g}.$
(B)$4750\text{ g}.$
(C)$5000\text{ g}.$
(D)$4375\text{ g}.$
(E)$5225\text{ g}.$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

A
Resolução comentada

1. Calor cedido pela água líquida ($4\text{ L} = 4000\text{ g}$) ao esfriar de $40^\circ\text{C}$ a $0^\circ\text{C}$:

$$Q_{\text{cedido}} = 4000 \cdot 1 \cdot (0 - 40) = -160000\text{ cal}$$

2. Calor para aquecer $6\text{ kg} = 6000\text{ g}$ de gelo de $-10^\circ\text{C}$ a $0^\circ\text{C}$:

$$Q_{\text{gelo,aquecimento}} = 6000 \cdot 0,5 \cdot (0 - (-10)) = 30000\text{ cal}$$

3. Calor restante para fusão do gelo:

$$Q_{\text{fusão}} = 160000 - 30000 = 130000\text{ cal}$$

4. Massa de gelo que se funde ($m_{\text{fundida}}$):

$$130000 = m_{\text{fundida}} \cdot 80 \Rightarrow m_{\text{fundida}} = \frac{130000}{80} = 1625\text{ g}$$

5. Massa total de água líquida final ($4000\text{ g inicial} + 1625\text{ g fundida}$):

$$m_{\text{líquida,final}} = 4000 + 1625 = 5625\text{ g}$$

Alternativa correta: A

Q23
Termologia — Dilatação Térmica e Lâmina Bimetálica

Determinados aparelhos elétricos precisam ter seu funcionamento interrompido quando a temperatura atinge certo valor, chamada temperatura crítica ($T_C$). Para fazer esse controle, alguns aparelhos utilizam um dispositivo baseado na dilatação térmica desigual sofrida por metais diferentes. Ele interrompe a corrente elétrica ($i$) no aparelho quando a temperatura atinge um valor igual a $T_C$, conforme a figura.

Funcionamento da lâmina bimetálica interrompendo circuito

Para que o dispositivo funcione como mostrado nas figuras 1 e 2, considerando os valores dos coeficientes de dilatação linear da tabela, os metais A e B da lâmina bimetálica representada podem ser, respectivamente,

(A)zinco e ferro.
(B)alumínio e ferro.
(C)zinco e alumínio.
(D)ferro e aço.
(E)aço e alumínio.

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

E
Resolução comentada

Ao se aquecer até $T_C$, a lâmina enverga para cima para abrir o contato e interromper a corrente. Para que a lâmina envergue para cima (afastando-se do contato inferior), o metal inferior B deve dilatar mais do que o metal superior A, o que exige $\alpha_B > \alpha_A$. Analisando a tabela, o metal A pode ser aço ($\alpha = 11 \times 10^{-6}$) e B pode ser alumínio ($\alpha = 24 \times 10^{-6}$).

Alternativa correta: E

Q24
Óptica Geométrica — Espelhos Planos

Uma pessoa está parada no centro O de uma sala retangular. De frente para a parede maior, olhando para um espelho plano $E_1$ pendurado nela, a pessoa vê a imagem de um relógio pendurado no centro da parede atrás de si. Essa pessoa gira $90^\circ$, ficando, agora, de frente para uma parede menor, perpendicular à primeira. Olha para outro espelho plano $E_2$ pendurado nessa parede e vê a imagem de um quadro pendurado no centro da parede que agora está atrás de si. O quadro e o relógio estão pendurados a uma mesma altura em relação ao solo plano e horizontal.

Planta da sala retangular com espelhos E1, E2, relógio e quadro

A distância entre as imagens do quadro e do relógio vistas por essa pessoa é igual a

(A)$10\text{ m}.$
(B)$15\text{ m}.$
(C)$8\text{ m}.$
(D)$5\text{ m}.$
(E)$6\text{ m}.$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

A
Resolução comentada

1. Dimensões da sala: parede maior $= 8\text{ m}$, parede menor $= 6\text{ m}$.

2. A imagem do relógio vista em $E_1$ situa-se simetricamente a $6\text{ m}$ atrás do espelho $E_1$.

3. A imagem do quadro vista em $E_2$ situa-se simetricamente a $8\text{ m}$ atrás do espelho $E_2$.

4. As posições das duas imagens formam um triângulo retângulo de catetos $6\text{ m}$ e $8\text{ m}$. Pelo Teorema de Pitágoras:

$$d = \sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10\text{ m}$$

Alternativa correta: A

Q25
Óptica Geométrica — Ametropias da Visão e Lentes

Bárbara e Carlos, após uma consulta oftalmológica, foram diagnosticados com miopia e hipermetropia, respectivamente. As figuras representam os perfis de três lentes esféricas de vidro, A, B e C, que poderiam ser utilizadas por eles para corrigir seus defeitos de visão.

Perfis das lentes esféricas de vidro A, B e C

Para corrigir seus defeitos de visão, Bárbara e Carlos poderiam utilizar, respectivamente, as lentes

(A)B e A.
(B)B e C.
(C)C e A.
(D)A e B.
(E)A e C.

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

D
Resolução comentada

• Miopia (Bárbara): corrigida com lentes divergentes (bordas espessas: lentes A e C).

• Hipermetropia (Carlos): corrigida com lentes convergentes (bordas finas: lente B).

Portanto, Bárbara pode utilizar A e Carlos B (ou C e B).

Alternativa correta: D

Q26
Ondulatória — Espectro Sonoro Audível

Ondas sonoras são ondas mecânicas, produzidas pela deformação do meio por onde se propagam. Dependendo da frequência da fonte emissora dessas ondas, elas podem ou não ser detectadas pela orelha humana e pelas orelhas de outros animais. A tabela apresenta as faixas de frequências detectadas por alguns animais.

AnimalFrequência mínima (Hz)Frequência máxima (Hz)
morcego20160000
cão2030000
elefante2010000
gato3045000
golfinho150150000
chimpanzé10030000
baleia4080000

Considere uma onda sonora propagando-se pelo ar com velocidade de $340\text{ m/s}$. Se o comprimento de onda dessa onda for igual a $5\text{ mm}$, dos animais indicados na tabela, ela poderá ser detectada apenas por

(A)morcegos, baleias e golfinhos.
(B)baleias, chimpanzés e cães.
(C)golfinhos, morcegos e gatos.
(D)elefantes, cães e chimpanzés.
(E)morcegos, baleias e elefantes.

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

A
Resolução comentada

1. Calculando a frequência da onda sonora ($v = \lambda \cdot f$):

$$\lambda = 5\text{ mm} = 0,005\text{ m} = 5 \times 10^{-3}\text{ m}$$

$$f = \frac{340}{0,005} = 68000\text{ Hz}$$

2. Comparando $f = 68000\text{ Hz}$ com a tabela:

• Morcego ($20\text{ a }160000\text{ Hz}$): detecta.

• Golfinho ($150\text{ a }150000\text{ Hz}$): detecta.

• Baleia ($40\text{ a }80000\text{ Hz}$): detecta.

Alternativa correta: A

Q27
Ondulatória — Reflexão de Pulsos em Cordas

Um pulso, com a forma representada na figura, propaga-se para direita por uma corda elástica esticada. Essa corda possui uma de suas extremidades presa em uma haste vertical H por meio de uma argola que permite que esse extremo se movimente livremente na direção vertical.

Pulso na corda propagando-se para a direita rumo à extremidade livre

Após sofrer reflexão na haste H, o pulso passa a propagar-se para esquerda com a forma representada em

Opções de forma do pulso refletido na extremidade livre
(A)Figura A
(B)Figura B
(C)Figura C
(D)Figura D
(E)Figura E

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

B
Resolução comentada

Na reflexão em uma extremidade livre (argola móvel na haste H), a onda reflete sem inversão de fase. Apenas inverte a ordem temporal de propagação (o que incidiu primeiro reflete primeiro retornando para a esquerda).

Alternativa correta: B

Q28
Eletrostática — Lei de Coulomb e Geometria do Cubo

Três partículas eletrizadas com cargas positivas, $q_A = q_B = q_C$, estão fixas em três vértices de um cubo, conforme a figura.

Três cargas qA, qB e qC nos vértices de um cubo

Sendo $F_{AB}$ a intensidade da força de repulsão entre $q_A$ e $q_B$, $F_{BC}$ a intensidade da força de repulsão entre $q_B$ e $q_C$, e $F_{AC}$ a intensidade da força de repulsão entre $q_A$ e $q_C$, é correto afirmar que

(A)$F_{AB} = \sqrt{2}\cdot F_{BC} = \sqrt{3}\cdot F_{AC}$
(B)$F_{AB} = 1,5\cdot F_{BC} = 2\cdot F_{AC}$
(C)$2\cdot F_{AB} = 3\cdot F_{BC} = 4\cdot F_{AC}$
(D)$\sqrt{2}\cdot F_{AB} = \sqrt{3}\cdot F_{BC} = 2\cdot F_{AC}$
(E)$F_{AB} = 2\cdot F_{BC} = 3\cdot F_{AC}$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

E
Resolução comentada

1. Distâncias no cubo de aresta $a$:

• $d_{AB} = a$ (aresta do cubo)

• $d_{BC} = a\sqrt{2}$ (diagonal de uma face)

• $d_{AC} = a\sqrt{3}$ (diagonal principal do cubo)

2. Forças eletrostáticas ($F = \frac{k q^2}{d^2}$):

• $F_{AB} = \frac{k q^2}{a^2} = F_0$

• $F_{BC} = \frac{k q^2}{(a\sqrt{2})^2} = \frac{F_0}{2} \Rightarrow F_{AB} = 2\cdot F_{BC}$

• $F_{AC} = \frac{k q^2}{(a\sqrt{3})^2} = \frac{F_0}{3} \Rightarrow F_{AB} = 3\cdot F_{AC}$

Assim: $F_{AB} = 2\cdot F_{BC} = 3\cdot F_{AC}$.

Alternativa correta: E

Q29
Eletrodinâmica — Resistência Equivalente com Chaves

Um circuito foi montado com quatro resistores ôhmicos iguais, de $6\ \Omega$ cada um, e um gerador ideal. Os fios de ligação, as conexões utilizadas e as chaves interruptoras, $Ch_1$ e $Ch_2$, inicialmente abertas, têm resistência elétrica desprezível.

Circuito quadrado com quatro resistores de 6 ohms e duas chaves

Ao fecharmos $Ch_1$ mantendo $Ch_2$ aberta, a resistência equivalente do circuito é $R_1$. Ao fecharmos $Ch_2$, mantendo $Ch_1$ aberta, a resistência equivalente do circuito é $R_2$. Dessa forma, a razão $\dfrac{R_1}{R_2}$ é igual a

(A)$\dfrac{2}{3}$
(B)$\dfrac{9}{4}$
(C)$\dfrac{3}{4}$
(D)$\dfrac{4}{9}$
(E)$\dfrac{4}{3}$

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

B
Resolução comentada

1. Com $Ch_1$ fechada e $Ch_2$ aberta: resulta numa configuração de resistores com $R_1 = 9\ \Omega$.

2. Com $Ch_2$ fechada e $Ch_1$ aberta: resulta numa configuração paralela reduzida com $R_2 = 4\ \Omega$.

3. Razão entre as resistências equivalentes:

$$\frac{R_1}{R_2} = \frac{9}{4}$$

Alternativa correta: B

Q30
Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Partículas Carregadas

Partículas $\alpha$ (núcleos de átomos de Hélio) e partículas $\beta$ (elétrons) movimentam-se com velocidades iguais e constantes por uma região evacuada. Esse feixe de partículas penetra em um campo magnético uniforme $\vec{B}$, perpendicular à direção de seu movimento e ao plano da figura. Devido à ação de forças magnéticas, essas partículas se separam, seguindo as trajetórias 1 e as trajetórias 2 indicadas na figura.

Trajetórias 1 e 2 das partículas alfa e beta no campo magnético

Considerando as informações contidas na figura e as massas dessas partículas, é correto afirmar que

(A)as partículas $\alpha$ seguem pelas trajetórias 2, pois são mais pesadas.
(B)as partículas $\alpha$ seguem pelas trajetórias 1, pois são mais pesadas.
(C)as partículas $\alpha$ seguem pelas trajetórias 1, pois são mais leves.
(D)as partículas $\beta$ seguem pelas trajetórias 2, pois são mais pesadas.
(E)as partículas $\beta$ seguem pelas trajetórias 1, pois são mais leves.

Gabarito oficial — UEFS 2017.2

B
Resolução comentada

O raio da trajetória circular de uma partícula em campo magnético é $R = \frac{m \cdot v}{|q| \cdot B}$.

Como a partícula $\alpha$ (massa de 4 prótons) é cerca de $7300$ vezes mais pesada que a partícula $\beta$ (elétron), seu raio de curvatura é consideravelmente maior (desvio mais suave), seguindo pelas trajetórias 1.

Alternativa correta: B

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