Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UNEB · 2016 — Física com resolução

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Processo Seletivo 2016 · Ciências da Natureza · Física: Q18, Q22, Q24, Q27, Q31, Q32, Q34, Q39.

Q18
Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado como máquina simples

O plano inclinado, usado pelos egípcios na construção das pirâmides de Quéops é um exemplo de máquina simples e, como o nome sugere, trata-se de uma superfície plana cujos pontos de início e fim estão a diferentes alturas.

Considerando-se essas informações e os conhecimentos sobre Mecânica, é correto afirmar:

01)
Ao mover um objeto sobre um plano inclinado, em vez de movê-lo sobre um plano completamente vertical, o total de força F a ser aplicada é reduzido, ao custo de um aumento na distância pela qual o objeto tem de ser deslocado.
02)
Em um plano inclinado de um ângulo θ, sem atrito, o confronto das duas forças opostas e paralelas à superfície do plano, a força potente F aplicada pelo operador e a componente ativa do peso, de módulo mcosθ, definirá se o objeto de massa m irá deslizar para cima, para baixo, ou ainda se permanecerá em repouso sobre o plano.
03)
O aumento do ângulo de inclinação θ do plano em relação à horizontal provoca redução da intensidade da componente da força peso na direção x e o aumento da intensidade da componente da força atuante na direção y.
04)
Pela Lei da Conservação de Energia, a mesma quantidade de energia mecânica é requerida para levantar um dado objeto até certa altura, seja através do plano inclinado ou do plano vertical, e o plano inclinado permite que o mesmo trabalho seja realizado, aplicando-se uma força maior por uma distância menor.
05)
A força normal, N, exercida pela superfície de apoio sobre um objeto de massa m que se move em um plano inclinado de ângulo θ, sem atrito, deve equilibrar, se a força potente for paralela à superfície do plano inclinado, à componente reativa do peso, paralela ao plano, e cuja intensidade é igual a mgcosθ.

Gabarito.

01
Resolução comentada

Em um plano inclinado de ângulo θ, sem atrito, o peso se decompõe em uma componente paralela ao plano, Px = mg senθ, e uma perpendicular, Py = mg cosθ.

• 01 (V): para elevar o corpo à mesma altura h, a força mínima é F = mg senθ = mgh/d, menor que mg; em compensação, a distância d percorrida é maior que h.

• 02 (F): a componente do peso paralela ao plano é mg senθ, e não mg cosθ.

• 03 (F): aumentando θ, a componente paralela (mg senθ) aumenta e a perpendicular (mg cosθ) diminui, o contrário do que se afirma.

• 04 (F): a energia necessária é a mesma (mgh), mas no plano inclinado a força é menor e a distância é maior, e não o contrário.

• 05 (F): a normal equilibra a componente perpendicular ao plano, mg cosθ; a força paralela ao plano equilibra mg senθ.

Alternativa 01.

Q22
Eletricidade — Geradores — Geradores elétricos e conceitos de energia

Pilhas e baterias são geradores elétricos que compõem a classe de geradores químicos, porque são capazes de transformar energia química em energia elétrica. Os geradores químicos tornaram possível a produção de cargas elétricas contínuas e uniformes. A função básica desses dispositivos é aumentar a energia potencial das cargas que os atravessam, e são chamadas fontes de força eletromotrizes.

Considerando-se as informações do texto e com base nos conhecimentos de Física, é correto afirmar:

01)
Quando dois ou mais corpos cedem ou absorvem quantidades iguais de calor, a variação de temperatura por eles sofrida é, em geral, a mesma.
02)
Geradores mecânicos transformam energia mecânica em energia elétrica e, são encontrados em usinas hidroelétricas, termoelétricas e termonucleares.
03)
Quando são associados dois ou mais geradores, a tensão e a corrente se comportam da mesma forma como nas associações de capacitores.
04)
Calor específico é a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo quando este realiza uma mudança de estado físico.
05)
A potência elétrica total gerada por um gerador é inversamente proporcional à intensidade de corrente elétrica.

Gabarito.

02
Resolução comentada

• 01 (F): Q = mcΔT; para a mesma quantidade de calor, a variação de temperatura depende da massa e do calor específico de cada corpo, e em geral é diferente.

• 02 (V): geradores mecânicos (turbinas acopladas a geradores) convertem energia mecânica em elétrica em usinas hidroelétricas, termoelétricas e termonucleares.

• 03 (F): a associação de geradores segue regras próprias (em série, as tensões se somam; em paralelo, as correntes se somam), e não se comporta como a de capacitores, em que as capacitâncias em paralelo é que se somam.

• 04 (F): a descrição corresponde ao calor latente. O calor específico é a quantidade de calor por unidade de massa necessária para variar a temperatura em 1 °C.

$$P_{total}=\varepsilon\, i$$

• 05 (F): a potência total do gerador é diretamente proporcional à corrente.

Alternativa 02.

Q24
Eletricidade — Eletrostática — Condutores pontiagudos em equilíbrio

Um nanossensor que detecta as poucas moléculas de DNA bacteriano que flutuam em uma gota de sangue precisa ter três características. Primeiro, ele necessita de uma “isca”: moléculas que atraem DNA de bactérias específicas. Depois, ele tem de acomodar as iscas em uma superfície pontiaguda, em nanoescala, que permite espaço suficiente entre elas para que os alvos as alcancem. Finalmente, o “acerto” da isca-alvo tem de ativar uma corrente elétrica que um sensor deve detectar. No contexto da física e da engenharia elétrica, os condutores utilizados na confecção de linhas de transmissão de energia elétrica são materiais nos quais as cargas elétricas se deslocam de maneira relativamente livre.

Com base nos conhecimentos sobre a Eletrostática, é correto afirmar:

01)
O potencial elétrico em todos os pontos, internos e externos, de um condutor pontiagudo em equilíbrio eletrostático, é nulo.
02)
A carga elétrica em materiais dielétricos é distribuída em torno de sua superfície, e, dessa forma, o campo elétrico no seu interior é nulo.
03)
A capacitância de um corpo condutor está relacionada à capacidade que ele possui de conduzir corrente elétrica através do seu interior.
04)
A alta concentração de cargas nas extremidades de qualquer objeto pontiagudo possibilita que o campo elétrico e a densidade de cargas sejam desprezíveis.
05)
As cargas elétricas, nos condutores pontiagudos, ficam mais concentradas nas regiões pontiagudas, sendo a densidade superficial de cargas elétricas nesses locais maior do que nas demais regiões.

Gabarito.

05
Resolução comentada

• 01 (F): em equilíbrio, todos os pontos do condutor, internos e da superfície, têm o mesmo potencial, mas esse valor não é necessariamente nulo.

• 02 (F): nos dielétricos as cargas não se deslocam livremente; é nos condutores que as cargas se distribuem na superfície com campo interno nulo.

• 03 (F): a capacitância mede a capacidade de armazenar carga por unidade de potencial (C = Q/V), e não a de conduzir corrente.

• 04 (F): onde as cargas se concentram, a densidade de cargas e o campo elétrico são intensos, e não desprezíveis.

• 05 (V): é o poder das pontas: a densidade superficial de cargas é maior nas regiões de menor raio de curvatura.

Alternativa 05.

Q27
Física moderna — Radioatividade — Meia-vida e datação por carbono-14

Em uma análise paleontológica, foi descoberto um fóssil de um determinado animal que apresentava, aproximadamente, 6,16 gramas de 14C, elemento radioativo que possui uma meia-vida de 5730 anos, considere que, na morte desse animal, a concentração do isótopo de carbono 14 em seu corpo era de 98,6g.

A partir dessas informações, é correto afirmar:

01)
Características anatômicas e fisiológicas não podem ser elucidadas a partir da paleontologia, que contribui apenas com restos petrificados.
02)
A utilização do 14C na fotossíntese poderia ser detectada no carboidrato armazenado nas raízes, sob a forma de glicogênio.
03)
A datação de um fóssil pode ser feita, com segurança, a partir de qualquer elemento químico radioativo, presente nas rochas onde os fósseis foram encontrados.
04)
O registro fóssil constitui uma prova incontestável da necessidade de uma linhagem parar de evoluir depois de adaptada.
05)
O fóssil referido apresenta uma idade estimada de, aproximadamente, 22920 anos.

Gabarito.

05
Resolução comentada

A razão entre a massa inicial e a atual é:

$$\frac{m_0}{m}=\frac{98{,}6}{6{,}16}=16=2^{4}$$

Logo, passaram-se 4 meias-vidas:

$$t=4\cdot5730=22\,920\ \text{anos}$$

As demais são falsas: a paleontologia também permite inferir características anatômicas e fisiológicas; plantas armazenam amido, e não glicogênio, nas raízes; cada isótopo só serve para datar escalas de tempo compatíveis com sua meia-vida; e o registro fóssil não prova que uma linhagem deixe de evoluir.

Alternativa 05.

Q31
Eletromagnetismo — Campo magnético — Ressonância magnética

Exames de imagem como ressonância magnética e tomografia computadorizada podem revelar a estrutura cerebral dos bebês que nasceram com microcefalia. Imagens do cérebro desses bebês, em geral, mostram pequenos círculos brancos bem próximos uns dos outros. Segundo neurologistas, os círculos brancos são sinais de calcificação, uma espécie de cicatriz que se forma em áreas lesadas do cérebro por algum tipo de infecção.

Sabendo-se que a ressonância magnética, que revela o interior do corpo humano mapeando a posição de moléculas de água, que existem em diferentes densidades, em variados tipos de tecido, induz um campo magnético no organismo, considerando-se que o corpo humano é formado por 75% de água, é correto afirmar:

01)
Átomos de hidrogênio, presente no corpo humano, correspondem a um terço de todos os átomos.
02)
Os pequenos círculos brancos da imagem de um cérebro na chapa fotográfica indica a região de incidência intensa da radiação sobre o filme.
03)
O núcleo do átomo de hidrogênio do corpo de um paciente, ao ser submetido à ação do campo magnético, exibe apenas as propriedades magnéticas.
04)
Os núcleos dos átomos de hidrogênio do corpo humano se transformam em pequenos ímãs transitórios quando um paciente é introduzido no equipamento de ressonância magnética em funcionamento.
05)
A intensidade do campo magnético gerado no equipamento de ressonância magnética de magnetos resistivos que são constituídos por fios enrolados ao redor de um cilindro depende, exclusivamente, da intensidade da corrente elétrica que percorre esses fios.

Gabarito.

04
Resolução comentada

• 01 (F): na água, dois em cada três átomos são de hidrogênio, mas o corpo tem outras moléculas, e os dados do enunciado não permitem concluir que o hidrogênio seja um terço de todos os átomos.

• 02 (F): a ressonância magnética não usa radiação ionizante sobre filme; os círculos brancos são sinais de calcificação, como diz o texto.

• 03 (F): o núcleo de hidrogênio, o próton, tem carga, massa e spin, e não apenas propriedades magnéticas.

• 04 (V): sob o campo intenso do equipamento, os momentos magnéticos dos núcleos de hidrogênio se alinham e se comportam como pequenos ímãs transitórios; é a base do sinal da ressonância.

• 05 (F): o campo de um solenoide depende da corrente, mas também do número de espiras por unidade de comprimento e do meio (B = μ·n·i).

Alternativa 04.

Q32
Óptica — Lentes esféricas — Microscópio composto e lupa

Atualmente, o microscópio óptico mais poderoso do mundo, o nanoscópio, é capaz de observar objetos com 50 nanômetros de diâmetro, permitindo examinar atentamente os vírus pela primeira vez.

Com base nos conhecimentos de Óptica geométrica, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.

( ) A lupa é um tipo de microscópio composto consistindo de uma lente divergente que cria imagens virtuais.

( ) O microscópio composto é constituído por mais do que um sistema de lentes, e a formação da imagem é determinada em grande parte pelo comprimento de onda da luz utilizada na iluminação da amostra e pelas suas propriedades físicas.

( ) A lente objetiva de um microscópio composto é fortemente divergente e possui grande distância focal, enquanto a lente ocular é fortemente convergente com grande distância focal.

( ) No funcionamento de um microscópio composto, a lente objetiva fornece uma imagem real, invertida e maior que o objeto. Essa imagem funciona como objeto para a lente ocular, que funciona como uma lupa, fornecendo uma imagem final virtual, direta e maior.

A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a

01)
F F V V
02)
F V F V
03)
F V V F
04)
V F F V
05)
V V V V

Gabarito.

02
Resolução comentada

• 1ª (F): a lupa é um instrumento simples, constituído por uma lente convergente (e não divergente) que fornece imagem virtual, direta e maior quando o objeto está entre o foco e a lente.

• 2ª (V): o microscópio composto tem objetiva e ocular, e o poder de resolução depende do comprimento de onda da luz utilizada.

• 3ª (F): a objetiva e a ocular são lentes convergentes, e ambas têm distâncias focais pequenas; a objetiva não é divergente.

• 4ª (V): a objetiva forma uma imagem real, invertida e maior; essa imagem é o objeto da ocular, que atua como lupa e fornece uma imagem final virtual e maior.

Sequência: F V F V.

Alternativa 02.

Q34
Ondulatória — Ondas — Ondas sísmicas

Um tremor de 5,1 pontos na escala Richter, cujo epicentro coincidiu com as instalações militares de Punggye-ri, na Coreia do Norte, foi captado por centros de sismologia em diversas partes do mundo e obrigou a comunidade internacional a convocar seus porta-vozes para as declarações de repúdio de praxe. Afinal, os abalos iniciaram-se exatamente no local onde o regime norte-coreano realizou três testes nucleares desde 2006. A preocupação aumentou quando o regime do ditador Kim Jong-un divulgou que os tremores eram o resultado de um teste bem-sucedido de uma bomba de hidrogênio, ou termonuclear. A posse de uma bomba de hidrogênio, representaria um sombrio salto tecnológico para a Coreia do Norte, que tem o regime mais fechado e repressor do mundo, ainda mais se for verdade que os cientistas norte-coreanos desenvolveram um artefato pequeno o suficiente para ser instalado em um míssil. As análises do impacto da explosão, no entanto, desmontaram a versão do regime norte-coreano. Jong-un está blefando. Os principais centros de estudos de armas nucleares calculam que os abalos de 5,1 na escala Richter iniciados em Punggye-ri foram provocados por uma explosão de 6 quilotons. Para que se tratasse de uma bomba H, a detonação deveria ser dez vezes maior, gerando tremores de magnitude superior a 7 pontos na escala Richter. (COUTINHO, 2016, p. 52-53).

As ondas sísmicas são movimentos vibratórios das partículas das rochas que se transmitem segundo superfícies concêntricas devido à libertação súbita de energia no foco sísmico. São ondas que se propagam através da Terra, geralmente como consequência de um sismo, ou devido a uma explosão.

Considerando-se as informações do texto aliadas aos conhecimentos sobre Ondas, é correto afirmar:

01)
A superfície definida como aquela em que todos os pontos se encontram fora de fase é denominada de frente de onda.
02)
Se a frequência das ondas sísmicas é maior que a frequência natural de vibração de certos edifícios, estes podem entrar em ressonância e ser destruídos.
03)
As ondas sísmicas são de natureza eletromagnética e se propagam de forma muito parecida com as ondas sonoras, mas com frequências mais altas que essas.
04)
As ondas emitidas por uma fonte considerada pontual que se propagam através de um espaço tridimensional apresentam amplitude que aumenta com o inverso da distância à fonte.
05)
As ondas sísmicas, assim como as ondas sonoras, são refletidas e, quando atravessam meios de densidades diferentes, sofrem refração que fazem modificar a velocidade de propagação.

Gabarito.

05
Resolução comentada

• 01 (F): frente de onda é a superfície em que todos os pontos estão em fase.

• 02 (F): a ressonância ocorre quando a frequência da onda coincide com a frequência natural de vibração do edifício, e não quando é maior.

• 03 (F): ondas sísmicas são mecânicas, não eletromagnéticas, e suas frequências são baixas.

• 04 (F): para uma fonte pontual em três dimensões, a intensidade diminui com o quadrado da distância e a amplitude diminui com o inverso da distância; ela não aumenta.

• 05 (V): como as ondas sonoras, as sísmicas são ondas mecânicas que se refletem nas interfaces e se refratam ao passar a meios de densidades diferentes, com mudança da velocidade de propagação.

Alternativa 05.

Q39
Grandezas físicas — Ordem de grandeza — Massa de ferro lançada por baleias

Considerando-se que, após digerirem os peixes e lulas, base de sua dieta, cerca de 12 mil baleias defecam, cada uma, em torno de 50ton de ferro, sob forma de íons, no mar, por ano, é correto afirmar que a ordem de grandeza da massa de ferro lançada no mar, anualmente, por essas baleias, em kg, é igual a

01)
106
02)
107
03)
108
04)
109
05)
1010

Gabarito.

04
Resolução comentada

A massa total por ano é:

$$M=12\,000\cdot50\ \mathrm{t}=6{,}0\times10^{5}\ \mathrm{t}=6{,}0\times10^{5}\cdot10^{3}\ \mathrm{kg}=6{,}0\times10^{8}\ \mathrm{kg}$$

Como 6,0 > 3,16 (√10), a ordem de grandeza é 109.

Alternativa 04.

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