UFC 2007 · Cursos semipresenciais — Questões de Física comentadas — Método TEF

Aplicação: 20 de maio de 2007 · Conhecimentos específicos

Universidade Federal do Ceará

Vestibular 2007 · Cursos semipresenciais · Física objetiva (Q01-Q05)

Q01
Mecânica — Colisões — Energia dissipada

Um automóvel de 2000 kg se move a 10 m/s para a direita. Outro automóvel de massa idêntica à do primeiro se desloca com velocidade 30 m/s na mesma direção e sentido. Em certo momento, os carros se chocam. Se, após o choque, os carros ficam presos um ao outro, quanta energia mecânica é perdida no choque?

A)200 kJ
B)400kJ
C)600 kJ
D)800 kJ
E)1000 kJ

Gabarito — UFC 2007 · Cursos semipresenciais

A
Resolução

Os carros permanecem unidos: o choque é perfeitamente inelástico. Durante a colisão, desprezamos o impulso externo horizontal e conservamos a quantidade de movimento.

$$m v_1+m v_2=(2m)v_f$$

$$v_f=\frac{10+30}{2}=20\text{ m/s}$$

Calculamos separadamente as energias antes e depois.

$$K_i=\frac12(2000)(10)^2+\frac12(2000)(30)^2$$

$$K_i=1{,}0\times10^6\text{ J}$$

$$K_f=\frac12(4000)(20)^2$$

$$K_f=8{,}0\times10^5\text{ J}$$

A energia mecânica perdida é convertida em deformação, aquecimento e som.

$$E_{diss}=K_i-K_f$$

$$E_{diss}=2{,}0\times10^5\text{ J}=200\text{ kJ}$$

Alternativa correta: A.

Q02
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e pressão externa
Recipiente fechado com ar sobre a água e cilindro totalmente submerso, em equilíbrio no interior do líquido.

Um corpo cilíndrico está em equilíbrio no meio da água contida em um recipiente fechado, como pode ser visto na figura.

Se retirarmos todo o ar do recipiente com uma bomba de vácuo, podemos afirmar corretamente que:

A)o corpo sobe, porque o empuxo depende da pressão exercida pelo ar.
B)o corpo sobe, porque o empuxo não depende da pressão exercida pelo ar.
C)o corpo desce, porque o empuxo depende da pressão exercida pelo ar.
D)o corpo desce, porque o empuxo não depende da pressão exercida pelo ar.
E)permanece no mesmo lugar, porque o empuxo não depende da pressão exercida pelo ar.

Gabarito — UFC 2007 · Cursos semipresenciais

E
Resolução

No modelo hidrostático, a água mantém densidade constante e o cilindro mantém seu volume. Seja p₀ a pressão do gás sobre a superfície. As pressões no topo e na base do cilindro são:

$$p_1=p_0+\rho gh_1$$

$$p_2=p_0+\rho gh_2$$

Para área transversal A, a resultante vertical das forças de pressão é:

$$E=(p_2-p_1)A$$

$$E=\rho g(h_2-h_1)A$$

$$E=\rho gV$$

A pressão externa comum se cancela. Retirar o ar reduz a pressão absoluta sobre todas as faces, mas não altera o empuxo. Como inicialmente E = mg, o corpo permanece em equilíbrio no mesmo lugar, sem força restauradora que selecione outra profundidade. Desprezam-se evaporação, cavitação e deformações, ausentes do modelo do item.

Alternativa correta: E.

Q03
Mecânica — Oscilações — Relógios na Lua

O funcionamento de um relógio A baseia-se na oscilação de uma mola, enquanto o funcionamento de um relógio B, na oscilação de um pêndulo. Ambos são levados à Lua, onde a aceleração da gravidade é menor que na Terra. Assinale a alternativa que indica o que acontece com o período dos relógios.

A)O relógio B atrasa e o relógio A adianta.
B)O relógio B adianta e o relógio A atrasa.
C)O relógio B atrasa e o relógio A não se altera.
D)O período do relógio B aumenta e o do A diminui.
E)O período do relógio B diminui e o do A aumenta.

Gabarito — UFC 2007 · Cursos semipresenciais

C
Resolução

Para o oscilador massa–mola ideal, o período depende da massa e da constante elástica.

$$T_A=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$$

Uma alteração da gravidade pode deslocar a posição de equilíbrio de uma mola vertical, mas não altera esse período, mantidos m e k.

Para um pêndulo simples em pequenas oscilações:

$$T_B=2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}$$

$$\frac{T_{B,\mathrm{Lua}}}{T_{B,\mathrm{Terra}}}=\sqrt{\frac{g_{\mathrm{Terra}}}{g_{\mathrm{Lua}}}}>1$$

Cada oscilação do pêndulo passa a durar mais. Mantida a calibração terrestre, o relógio conta menos oscilações no mesmo intervalo e atrasa; o relógio de mola mantém seu ritmo ideal.

Alternativa correta: C.

Q04
Eletricidade — Magnetismo — Elétron no eixo da espira

Uma espira de raio R é percorrida por uma corrente elétrica. Um elétron segue uma trajetória retilínea perpendicular ao plano da espira, passando exatamente pelo seu centro. Sobre o movimento posterior do elétron, podemos afirmar corretamente que:

A)o elétron ganha aceleração, mas segue na mesma linha reta.
B)o elétron ganha aceleração e passa a realizar uma trajetória circular.
C)a velocidade do elétron não é modificada e ele segue em linha reta.
D)a velocidade do elétron não é modificada e ele passa a realizar uma trajetória circular.
E)dependendo em que direção circula a corrente na espira, o elétron é acelerado ou desacelerado, mas continua em linha reta.

Gabarito — UFC 2007 · Cursos semipresenciais

C
Resolução

A trajetória descrita coincide com o eixo de simetria da espira. Ao longo desse eixo, o campo magnético aponta perpendicularmente ao plano da espira e é paralelo ou antiparalelo à velocidade.

$$\vec F_m=q\,\vec v\times\vec B$$

$$F_m=|q|vB\sin\alpha$$

Nas duas orientações possíveis da corrente:

$$\alpha=0^\circ\quad\text{ou}\quad180^\circ$$

$$F_m=0$$

Considerando apenas a interação magnética solicitada, o elétron mantém velocidade e trajetória retilínea. O sinal negativo da carga não altera a conclusão quando o produto vetorial é nulo. O campo varia em intensidade ao longo do eixo; a força nula decorre de sua direção, não da hipótese de campo espacialmente uniforme.

Alternativa correta: C.

Q05
Física moderna — Energia nuclear — Fusão no contexto de 2007

Para obter energia a partir de núcleos atômicos, podemos utilizar as reações nucleares chamadas: fusão e fissão. Atualmente apenas a fissão nuclear é usada comercialmente. A fusão nuclear não é ainda utilizada, porque:

A)produz menos energia que a fissão.
B)não existe combustível adequado para gerá-la.
C)do ponto de vista ambiental, polui mais que a fissão.
D)não é possível ter energia suficiente para desencadear o processo de fusão.
E)a tecnologia atual não consegue manter a fusão durante o tempo necessário para produzir uma quantidade de energia maior do que aquela consumida.

Gabarito — UFC 2007 · Cursos semipresenciais

E
Resolução

O item deve ser lido no contexto da prova, aplicada em 20 de maio de 2007. A dificuldade indicada é tecnológica: manter o plasma em condições de temperatura, densidade e confinamento capazes de sustentar uma produção útil de energia.

A fusão pode liberar energia ao unir núcleos leves, mas o processo exige vencer a repulsão elétrica entre eles. Conseguir reações isoladas não equivale a operar uma instalação que produza mais energia utilizável do que consome.

O balanço relevante deve considerar a instalação e seus sistemas de aquecimento e operação, não apenas a energia de uma reação ou de um evento isolado. O enunciado e a escolha da banca são preservados como registro histórico; não são apresentados como descrição tecnológica atual.

As demais proposições não identificam essa limitação: há combustíveis possíveis, a fusão pode ser desencadeada e a comparação entre energias exige especificar a massa de combustível e a reação. Também não se adota a afirmação ampla do comentário de que a fusão não teria impactos ambientais.

Alternativa correta: E.

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