UFC 2006.2 · 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Federal do Ceará
Vestibular 2006.2 · 1ª Etapa · Física (Q53-Q60)
Edição: 2006.2Etapa: 1ª EtapaFísica: Q53-Q60Questões: 8Alternativas: A-E
Q53
Mecânica — Cinemática — Gráficos x × t de três móveis
Três automóveis, A, B e C, deslocam-se sobre uma mesma estrada reta, de acordo com o gráfico abaixo.
Acerca do gráfico, marque a alternativa correta.
A)Em $t=0$ os três automóveis têm velocidades iguais.
B)B e C deslocam-se com o mesmo valor de velocidade constante.
C)A e C encontram-se no ponto 3, onde têm diferentes velocidades.
D)A e B encontram-se nos pontos 1 e 2, onde têm a mesma velocidade.
E)B ultrapassa A no ponto 1, voltando a ser ultrapassado por A no ponto 2.
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
E
Resolução
A velocidade instantânea em cada ponto é a inclinação da reta tangente ao gráfico $x\times t$.
Em $t=0$: as inclinações dos três gráficos são diferentes, então as velocidades iniciais são diferentes.
B e C: são retas (velocidade constante), mas B é mais inclinada, logo tem velocidade de maior módulo que C.
Ponto 3: a tangente à curva de A é paralela à reta de C, ou seja, A e C têm a mesma velocidade ali (não se trata de um encontro de A com C).
Pontos 1 e 2: são encontros de A e B (mesma posição), mas A tem velocidade variável, de modo que as velocidades nesses pontos são diferentes.
Ultrapassagens: nos pontos 1 e 2 ocorrem as ultrapassagens entre A e B: B passa A em 1, e A passa B em 2. Esta é a afirmação correta.
Q54
Mecânica — Dinâmica — Curva inclinada com atrito estático
Um carro de corrida está fazendo uma curva numa estrada projetada para que a velocidade máxima tenha módulo $v$, tal que não ocorra deslizamento para fora da curva. A curva tem raio de curvatura $R$ e foi construída com um ângulo de inclinação $\theta$, conforme figura abaixo.
Sabendo que o coeficiente de atrito estático entre a pista e os pneus do carro é $\mu_e$, assinale, dentre as alternativas abaixo, aquela que apresenta o valor correto para o módulo da força normal que atua sobre o carro, enquanto este faz a curva sem deslizar lateralmente.
Atuam sobre o carro o peso $P=mg$, a normal $N$ (perpendicular à pista) e o atrito estático $f_a$ (paralelo à pista). Na velocidade máxima, o carro está na iminência de deslizar para fora da curva, então o atrito aponta para o centro da curva, descendo a pista, e é máximo: $f_a=\mu_e N$.
Na direção vertical não há aceleração (a aceleração centrípeta é horizontal):
Mecânica — Energia — Conservação da energia em rampa lisa
Uma bola de massa $m$ é liberada, a partir do repouso, de uma altura $h$ (ponto A) em uma rampa lisa e sem atrito, conforme figura abaixo.
Com base nessa situação, podemos afirmar, corretamente, que:
A)a bola não atinge o ponto C.
B)a bola pode atingir o ponto D.
C)a bola atinge o repouso em B.
D)a energia cinética da bola é máxima no ponto A.
E)a energia cinética da bola ao atingir o ponto C é nula.
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
E
Resolução
Sem forças dissipativas, a energia mecânica $E_m=E_p+E_c$ se conserva. Em A, a bola parte do repouso, então $E_m=mgh$.
A: C está na mesma altura de A; então a bola chega a C com $E_c=0$, sem energia faltando. Logo, atinge C.
B: D está acima de A, e atingi-lo exigiria $E_p\gt mgh$, mais energia do que o sistema tem. Impossível.
C: B está abaixo de A, então $E_p\lt mgh$ e $E_c\gt 0$: a bola passa por B com velocidade não nula.
D: em A a bola está em repouso, ou seja, $E_c=0$ (a energia cinética é máxima no ponto mais baixo).
E: C está à mesma altura de A, portanto $E_p(C)=mgh$ e $E_c(C)=0$. Esta é a afirmação correta.
Q56
Eletricidade — Eletrostática — Processos de eletrização
Acerca dos processos de eletrização, considere as afirmativas abaixo.
I. Na eletrização por atrito, os corpos atritados sempre adquirem cargas de sinais opostos.
II. Na eletrização por contato, os corpos envolvidos no processo adquirem cargas de sinais opostos.
III. Na eletrização por indução, o corpo carregado adquire carga de mesmo sinal da carga de indução.
De acordo com as assertivas, é correto afirmar que:
A)apenas I é verdadeira.
B)apenas II é verdadeira.
C)apenas III é verdadeira.
D)apenas I e II são verdadeiras.
E)apenas I e III são verdadeiras.
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
A
Resolução
Afirmativa I: no atrito, um corpo cede elétrons e o outro os recebe, e eles ficam com cargas de sinais opostos. Verdadeira.
Afirmativa II: no contato, os corpos ficam com cargas de mesmo sinal. Falsa.
Afirmativa III: na indução, o corpo induzido fica com carga de sinal oposto ao do indutor. Falsa.
Nota: no texto oficial da solução comentada, as justificativas de II e III aparecem com os processos trocados (cita indução na II e contato na III); a conclusão sobre quais afirmativas são falsas, e o gabarito, não mudam.
Q57
Eletricidade — Eletrodinâmica — Gerador com voltímetro e amperímetro ideais
Considere o circuito elétrico no qual um gerador ideal, com força eletromotriz $\mathcal{E}=30\text{ V}$ e resistência interna $r=3\ \Omega$, é conectado a uma resistência externa $R=12\ \Omega$. Um voltímetro e um amperímetro, ambos ideais, são ligados ao circuito, de acordo com as figuras abaixo.
As medidas de potencial e corrente indicadas no voltímetro e no amperímetro ideais são, respectivamente:
O voltímetro mede a diferença de potencial em $R$:
$$\Delta U=R\,i=12\cdot2=24\text{ V}.$$
Circuito II. Aqui o voltímetro ideal está em série com o resto, e como $R_V=\infty$ nenhuma corrente circula: o amperímetro marca $0{,}0\text{ A}$. Sem corrente, não há queda de tensão em $r$ nem em $R$, e o voltímetro fica submetido à fem da bateria:
$$\Delta U=\mathcal E=30\text{ V}.$$
Q58
Termologia — Termodinâmica — Ciclo Otto no diagrama S × V
O ciclo Otto é uma representação idealizada (os diferentes processos são todos reversíveis) de um motor de combustão interna de um automóvel. Neste, uma mistura de ar e vapor de gasolina, inicialmente no estado 1, é comprimida adiabaticamente por um pistão móvel até um estado 2, a partir do qual é aquecida isocoricamente até um estado 3, em função da faísca produzida por uma vela. O forte aumento da pressão e da temperatura neste estado faz com que o pistão seja empurrado para baixo, produzindo, assim, uma expansão adiabática da mistura até o estado 4. Finalmente, a mistura é resfriada isocoricamente, levando o sistema de volta ao estado 1. Dentre os diagramas, volumes versus entropias, apresentados abaixo, assinale aquele que melhor representa o ciclo Otto.
A)Diagrama A
B)Diagrama B
C)Diagrama C
D)Diagrama D
E)Diagrama E
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
C
Resolução
Para um processo reversível, $\Delta S=\dfrac{\Delta Q}{T}$. No plano $S\times V$ (com $S$ na vertical):
1→2, compressão adiabática reversível: $\Delta Q=0$, então $S$ constante e $V$ diminui: segmento horizontal para a esquerda.
2→3, aquecimento isocórico: $V$ constante e $S$ aumenta (entra calor): segmento vertical para cima.
3→4, expansão adiabática reversível: $S$ constante e $V$ aumenta: segmento horizontal para a direita.
4→1, resfriamento isocórico: $V$ constante e $S$ diminui: segmento vertical para baixo.
O ciclo é, portanto, um retângulo percorrido 1→2→3→4→1 no sentido horário, com 1 embaixo à direita, 2 embaixo à esquerda, 3 em cima à esquerda e 4 em cima à direita.
Q59
Óptica e Ondulatória — Óptica geométrica — Lente convergente e imagem virtual
Um objeto linear é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente, a uma distância de $9\text{ cm}$. A imagem virtual formada é quatro vezes maior que o objeto. A distância focal da lente é:
A)$12{,}0\text{ cm}$
B)$9{,}0\text{ cm}$
C)$7{,}2\text{ cm}$
D)$3{,}0\text{ cm}$
E)$1{,}8\text{ cm}$
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
A
Resolução
O objeto está a $p=9\text{ cm}$ da lente e o aumento linear é $A=\dfrac io=4$, com a imagem virtual (direita). O aumento relaciona-se com as distâncias por
Física Moderna — Relatividade — Segundo postulado de Einstein
Considere o parágrafo abaixo:
Uma nave espacial, aproximando-se da Terra com uma velocidade constante $V$, emite um sinal luminoso na direção da superfície da Terra. Um observador dentro da nave mede a velocidade da luz e encontra o valor $c=3\times10^8\text{ m/s}$. Um observador na Terra, por outro lado, por achar que se trata apenas de um caso comum de soma de velocidades, encontra $c+V$. Hoje sabemos que a medida do observador na Terra estaria errada, pois este deveria ter encontrado o mesmo valor $c$, graças aos experimentos de Michelson e Morley, de 1887 e, fundamentalmente, devido aos famosos trabalhos de Albert Einstein, realizados em 1905.
Dentre as alternativas abaixo, assinale aquela que corresponde ao enunciado do segundo postulado da relatividade especial de Einstein.
A)A aceleração da luz no vácuo é sempre a mesma em qualquer sistema de referência inercial e não depende do movimento do observador ou da fonte.
B)A velocidade da luz no ar é sempre a mesma em qualquer sistema de referência inercial e não depende do movimento do observador ou da fonte.
C)A quantidade de movimento da luz no vácuo é variável em qualquer sistema de referência acelerado e depende do movimento do observador ou da fonte.
D)A velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma em qualquer sistema de referência inercial e não depende do movimento do observador ou da fonte.
E)A aceleração da luz no éter é diferente em qualquer sistema de referência inercial e não depende do movimento do observador ou da fonte.
Gabarito oficial — UFC 2006.2 · 1ª Etapa
D
Resolução
O segundo postulado da relatividade restrita trata da constância do valor da velocidade da luz no vácuo, para referenciais inerciais (não acelerados), independentemente do movimento do observador ou da fonte.
As demais afirmações trocam a grandeza (aceleração, quantidade de movimento), o meio (ar, éter) ou o tipo de referencial (acelerado), e por isso não correspondem ao postulado.
