UFC 2006 · 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Federal do Ceará
Vestibular 2006 · 1ª Etapa · Física (Q53-Q60)
Edição: 2006Etapa: 1ª EtapaFísica: Q53-Q60Questões: 8Alternativas: A-E
Q53
Mecânica — Vetores — Soma geométrica de vetores
Analisando a disposição dos vetores $\overrightarrow{BA}$, $\overrightarrow{EA}$, $\overrightarrow{CB}$, $\overrightarrow{CD}$ e $\overrightarrow{DE}$, conforme figura abaixo, assinale a alternativa que contém a relação vetorial correta.
Os pontos formam um circuito fechado, então a soma dos deslocamentos ao longo dele é nula. Partindo de A e percorrendo A→B→C→D→E→A, cada vetor dado aparece com o sentido original ou invertido:
Nenhuma outra alternativa preserva os sinais exigidos pelo circuito fechado.
Q54
Termologia — Dilatometria — Dilatação superficial por gráfico
Numa experiência de laboratório, sobre dilatação superficial, foram feitas várias medidas das dimensões de uma superfície $S$ de uma lâmina circular de vidro em função da temperatura $T$. Os resultados das medidas estão representados no gráfico abaixo.
Com base nos dados experimentais fornecidos no gráfico, pode-se afirmar, corretamente, que o valor numérico do coeficiente de dilatação linear do vidro é:
A)$24\times10^{-6}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$
B)$18\times10^{-6}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$
C)$12\times10^{-6}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$
D)$9\times10^{-6}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$
E)$6\times10^{-6}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
D
Resolução
Pela lei da dilatação superficial, $\Delta S=S_0\,\beta\,\Delta T$, com $\beta=2\alpha$, sendo $\alpha$ o coeficiente de dilatação linear. Logo:
$$\alpha=\dfrac{\Delta S}{2\,S_0\,\Delta T}.$$
Do gráfico: $S_0=25{,}00000\text{ cm}^2$ (em 30 °C), $\Delta S=25{,}00180-25{,}00000=0{,}00180\text{ cm}^2$ e $\Delta T=34-30=4\text{ °C}$.
Mecânica — Cinemática — Conceitos de cinemática e unidades
Assinale a alternativa que contém a afirmação correta.
A)As unidades newton, quilograma-força, dina e erg medem a mesma grandeza física.
B)Se uma partícula se desloca sobre uma reta, os seus vetores posição e velocidade são paralelos.
C)A velocidade instantânea é definida como a velocidade média calculada sobre um intervalo de tempo que tende a zero.
D)Uma partícula cuja equação de movimento é dada por $x=ct^2$ (onde $c$ é uma constante) se move com velocidade constante.
E)Se a velocidade média de uma partícula, durante um certo intervalo de tempo, é zero, a partícula permanece em repouso durante o referido intervalo de tempo.
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
C
Resolução
Análise de cada afirmação:
Unidades: newton, quilograma-força e dina medem força, mas o erg é unidade de energia. Logo, a primeira afirmação é falsa.
Posição e velocidade na reta: o vetor velocidade é paralelo à trajetória, mas o vetor posição só é paralelo a ela se a origem estiver sobre a mesma reta. Logo, o paralelismo não é garantido.
Definição de velocidade instantânea: é o limite da velocidade média $\vec v_m=\dfrac{\Delta\vec r}{\Delta t}$ quando $\Delta t\to0$. Esta é a afirmação correta.
Movimento $x=ct^2$: a velocidade é $v=2ct$, que varia linearmente com o tempo. Logo, não é constante.
Velocidade média nula: significa $\Delta\vec r=\vec 0$, isto é, a partícula voltou ao ponto de partida. Isso não implica repouso durante o intervalo.
Q56
Termologia — Termodinâmica — Entropia e segunda lei
Analise as afirmações abaixo.
I. A variação de entropia do fluido operante num ciclo completo de uma máquina térmica de Carnot é igual a $Q_1/T_1$.
II. O trabalho necessário para efetivar uma certa mudança de estado num sistema é independente do caminho seguido pelo sistema, quando este evolui do estado inicial para o estado final.
III. De acordo com a segunda Lei da Termodinâmica e de observações relativas aos processos reversíveis e irreversíveis, conclui-se que as entropias inicial e final num processo adiabático reversível são iguais e que, se o processo for adiabático irreversível, a entropia final será maior que a inicial.
Com respeito às três afirmativas, 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 II e III são verdadeiras.
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
C
Resolução
Afirmativa I: a entropia é função de estado, e num ciclo completo o fluido volta ao estado inicial. Portanto, $\Delta S=0$, e não $Q_1/T_1$. Falsa.
Afirmativa II: o trabalho depende do caminho entre os estados inicial e final; não é função de estado. Falsa.
Afirmativa III: num processo adiabático reversível não há troca de calor e $\Delta S_{\text{total}}=0$, de modo que a entropia final é igual à inicial. Num adiabático irreversível, $\Delta S>0$. Verdadeira.
Q57
Óptica e Ondulatória — Ondas — Ondas estacionárias e interferência
Analise as afirmações abaixo.
I. Uma onda do tipo $y=2y_m\,\text{sen}(kx)\cos(wt)$ pode ser estabelecida numa corda com as duas extremidades livres.
II. No movimento ondulatório mecânico progressivo, o momento linear e a energia mecânica se propagam através de um meio material sem que ocorra transporte de massa.
III. Duas ondas harmônicas provenientes de fontes próximas uma da outra, ao atingirem um ponto do espaço muito distante das mesmas, seguindo diferentes trajetórias, sem reflexão, exibem interferência destrutiva total, se os comprimentos das trajetórias diferirem de um número inteiro ímpar de meios comprimentos de onda.
Com respeito às três afirmativas, 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 II e III são verdadeiras.
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
E
Resolução
Afirmativa I: $y=2y_m\,\text{sen}(kx)\cos(wt)$ é uma onda estacionária com $y=0$ em $x=0$ (um nó). Numa corda de extremidades livres, as extremidades são ventres (antinós), onde $y$ não se anula o tempo todo. Logo, essa onda não pode ser estabelecida. Falsa.
Afirmativa II: é a propriedade central da onda mecânica progressiva: transporta momento linear e energia sem transportar massa. Verdadeira.
Afirmativa III: a interferência destrutiva ocorre quando a diferença de percurso é um número ímpar de meios comprimentos de onda:
Óptica e Ondulatória — Óptica geométrica — Espelho convexo, índice de refração e refração plana
Analise as afirmações abaixo.
I. A imagem de um objeto formado por um espelho esférico convexo é virtual.
II. O índice de refração de um material diminui quando o comprimento de onda diminui.
III. A refração que ocorre na interface plana entre dois meios dá a impressão de que a distância entre o objeto e a superfície é menor que a distância real.
Com respeito às três afirmativas, 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 · 1ª Etapa
A
Resolução
Afirmativa I: toda imagem formada por um espelho convexo é virtual. Verdadeira.
Afirmativa II: o índice de refração é $n=\dfrac{\lambda_0}{\lambda}$, em que $\lambda_0$ é o comprimento de onda no vácuo e $\lambda$ o comprimento de onda no material. Se $\lambda$ diminui, $n$ aumenta. Falsa.
Afirmativa III: a impressão de a distância ser menor ou maior depende do meio em que o observador se encontra (de qual lado da interface está o objeto). Falsa.
Q59
Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico de duas cargas e energia potencial
Considere os sistemas físicos I e II, abaixo apresentados.
I. Duas cargas puntiformes $q_1$, $q_2$ e um ponto P estão localizados sobre uma mesma reta, como mostra a figura.
O campo elétrico no ponto P é igual a zero.
II. Um elétron desloca-se em sentido oposto ao campo elétrico entre duas placas planas paralelas de um capacitor.
Acerca das situações físicas acima, assinale a alternativa correta.
A)$|q_1|>|q_2|$, $q_1$ e $q_2$ têm mesmo sinal; a energia potencial do elétron aumenta.
B)$|q_1|>|q_2|$, $q_1$ e $q_2$ têm sinais opostos; a energia potencial do elétron diminui.
C)$|q_1|<|q_2|$, $q_1$ e $q_2$ têm sinais opostos; a energia potencial do elétron aumenta.
D)$|q_1|<|q_2|$, $q_1$ e $q_2$ têm sinais opostos; a energia potencial do elétron diminui.
E)$|q_1|>|q_2|$, $q_1$ e $q_2$ têm mesmo sinal; a energia potencial do elétron diminui.
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
B
Resolução
Sistema I. O campo em P é a soma dos campos de $q_1$ e $q_2$, que devem se anular. P está à direita das duas cargas, sobre a mesma reta, e $q_2$ está mais perto de P que $q_1$. Como o campo de uma carga puntiforme cai com $1/d^2$, para compensar a menor distância $q_2$ precisa ter menor módulo:
$$|q_1|>|q_2|.$$
Além disso, se as cargas tivessem o mesmo sinal, seus campos em P teriam o mesmo sentido e não se anulariam. Logo, $q_1$ e $q_2$ têm sinais opostos.
Sistema II. A força sobre o elétron (carga negativa) é $\vec F=-|e|\vec E$, ou seja, tem sentido oposto ao campo. Como o elétron se desloca em sentido oposto a $\vec E$, o deslocamento tem o mesmo sentido da força: o campo realiza trabalho positivo e a energia potencial do elétron diminui.
Q60
Física Moderna — Física atômica — Modelo de Bohr e energia de excitação
Se a luz incide sobre hidrogênio gasoso, é possível que o átomo, no seu estado fundamental $E_1=-13{,}6\text{ eV}$, absorva certa quantidade de energia, passando ao estado seguinte permitido (estado excitado). A energia necessária para esta transição é de:
A)$9{,}97\text{ eV}$
B)$10{,}06\text{ eV}$
C)$10{,}20\text{ eV}$
D)$10{,}59\text{ eV}$
E)$10{,}75\text{ eV}$
Gabarito oficial — UFC 2006 · 1ª Etapa
C
Resolução
No modelo de Bohr, os níveis de energia do hidrogênio são $E_n=\dfrac{E_1}{n^2}$, com $n=1,2,3,\dots$ O estado fundamental é $n=1$ e o seguinte permitido é $n=2$.
