Unifor 1999.2 — Conhecimentos Específicos — Física com gabarito e resolução comentada

Universidade de Fortaleza

Prova de Física do Vestibular 1999.2 da Unifor (Conhecimentos Específicos), com resolução comentada pelo Método TEF.

Q26
Mecânica — Introdução — Algarismos significativos numa soma

Duas porções de pó de café têm massas de 0,0515 kg e 0,206 kg, medidas em balanças diferentes. A soma dessas duas massas é MELHOR representada, em kg, por

A)2,58
B)$2{,}58\cdot10^{-1}$
C)$2{,}575\cdot10^{-1}$
D)$2{,}58\cdot10^{-2}$
E)$2{,}575\cdot10^{-2}$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

A soma é $0{,}0515+0{,}206=0{,}2575\ \mathrm{kg}$. Na soma vale a menor precisão: 0,206 tem três casas decimais, então o resultado fica 0,258 kg:

\[2{,}58\cdot10^{-1}\ \mathrm{kg}\]

Q27
Mecânica — Cinemática — Velocidade, espaço e aceleração a partir de uma tabela

Numa viagem de automóvel foram anotados os instantes e os marcos quilométricos, durante certo intervalo de tempo, conforme a tabela que segue.

Instante7h00min7h05min7h10min7h15min7h20min
Marco quilométrico193198203208213

Acerca desse movimento, considere a seguinte frase incompleta:

"No instante 7h10min, o movimento tem velocidade de ......, espaço de ...... e aceleração ...... ."

Os valores mais prováveis para se preencher corretamente as lacunas da frase são, respectivamente,

A)203 km/h – 1,0 km – 5,0 km/h²
B)5 km/h – 1,0 km – 1,0 km/h²
C)1,0 km/min – 1,0 km – nula
D)1,0 km/min – 203 km – nula
E)5,0 km/min – 203 km – nula

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

D
Resolução

A cada 5 min o marco avança 5 km: $v=\dfrac{5\ \mathrm{km}}{5\ \mathrm{min}}=1{,}0\ \mathrm{km/min}$, constante, logo a aceleração é nula. O espaço em 7h10min é o próprio marco quilométrico, 203 km.

Q28
Mecânica — Cinemática — Alcance de um lançamento oblíquo com desnível

Uma pedra é arremessada do ponto P com uma velocidade de 10 m/s, numa direção que forma um ângulo de 45 graus com a horizontal, atingindo o ponto Q conforme indicado no esquema abaixo.

Trajetória parabólica da pedra, de P (a 2,5 m do solo) até Q, no solo horizontal; d é a distância horizontal entre P e Q.

Considerando que a resistência do ar é desprezível, a distância d indicada no esquema, em metros, é um valor mais próximo de

Dados: $\mathrm{sen}\,45^\circ=\cos45^\circ=0{,}70$; $g=10\ \mathrm{m/s^2}$.

A)2,4
B)7,1
C)12
D)14
E)24

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

C
Resolução

$v_x=v_y=10\cdot0{,}70=7{,}0\ \mathrm{m/s}$. Na vertical, de $y=+2{,}5$ m até o solo:

\[0=2{,}5+7{,}0\,t-5\,t^2\;\Rightarrow\;t=\frac{7+\sqrt{99}}{10}\approx1{,}7\ \mathrm s\]

\[d=v_x\,t=7{,}0\cdot1{,}7\approx12\ \mathrm m\]

Q29
Mecânica — Dinâmica — Identificar a primeira e a terceira leis de Newton

Durante certo intervalo de tempo, um cozinheiro empurra uma travessa ao longo de uma mesa. Considere as frases que seguem, relacionadas a essa situação.

I. A força aplicada pelo cozinheiro sobre a travessa é obrigatoriamente horizontal.

II. Se as forças que atuam sobre a travessa fossem equilibradas, o movimento seria retilíneo uniforme.

III. A travessa também exerce uma força sobre o cozinheiro.

IV. A força aplicada pelo cozinheiro sobre a travessa é maior que o peso da travessa.

Referem-se à primeira e à terceira leis de Newton, respectivamente,

A)I e II
B)I e III
C)II e III
D)II e IV
E)III e IV

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

C
Resolução

A frase II descreve a primeira lei (resultante nula implica MRU ou repouso). A frase III descreve a terceira lei (ação e reação). As frases I e IV não se referem a nenhuma das leis de Newton.

Q30
Mecânica — Estática — Equilíbrio de uma haste formada por placas

O esquema representa uma haste constituída pela união das placas retangulares X, Y e Z, cortadas da mesma chapa metálica de espessura uniforme. A haste está em equilíbrio pendurada por um fio ligado ao ponto C, indicado no esquema. As placas X e Y têm áreas de 3,5 cm² e 1,0 cm², respectivamente. Para a haste permanecer em equilíbrio, a placa Z precisa ter uma área, em cm², igual a

Malha quadriculada com a haste: a placa X, horizontal e comprida, presa pelo fio no ponto C a seu centro; a placa Y, quadrada, sob a extremidade esquerda; e a placa Z, estreita e vertical, sob a parte direita, com a base interrompida por um traço em zigue-zague (a área é o dado a calcular).
A)2,0
B)3,0
C)3,5
D)4,0
E)5,0

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

A placa X tem seu centro exatamente sob o fio, em C: sozinha, não gera momento. Restam Y (à esquerda de C) e Z (à direita). Na malha, o centro de Y fica a 6 quadrículas de C e o de Z, a 3:

\[A_Y\cdot d_Y=A_Z\cdot d_Z\;\Rightarrow\;1{,}0\cdot6=A_Z\cdot3\;\Rightarrow\;A_Z=2{,}0\ \mathrm{cm^2}\]

Q31
Mecânica — Dinâmica — Resistência do ar a partir da aceleração de queda

Num local onde a aceleração da gravidade é 10 m/s², uma bola de 400 g em queda vertical tem aceleração de 7,0 m/s². Sabendo que atuam sobre a bola somente a força peso e a força de resistência do ar, esta última tem uma intensidade, em newtons, igual a

A)6,8
B)4,0
C)3,0
D)2,8
E)1,2

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

\[P-R=m\,a\;\Rightarrow\;R=m(g-a)=0{,}40\cdot(10-7{,}0)=1{,}2\ \mathrm N\]

Q32
Mecânica — Trabalho e energia — Altura atingida por uma esfera golpeada

Uma esfera maciça de massa igual a 5,0 kg, que está presa ao teto por um fio, é golpeada por uma marreta que lhe transfere uma energia mecânica de 50 J. Devido ao golpe da marreta, a esfera sobe até uma altura h, como está indicado no esquema.

Esfera presa ao teto por um fio, na posição mais baixa, e a posição elevada de altura h acima dela, depois do golpe.

Supondo que não haja perda de energia, a altura h, em metros, é igual a

Dado: $g=10\ \mathrm{m/s^2}$.

A)2,0
B)1,5
C)1,0
D)0,50
E)0,20

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

C
Resolução

\[E=m\,g\,h\;\Rightarrow\;h=\frac{50}{5{,}0\cdot10}=1{,}0\ \mathrm m\]

Q33
Mecânica — Trabalho e energia — Potência útil de um elevador

Um elevador sobe 10 m com uma carga total de 600 kg, num intervalo de tempo de 12 s. Adotando $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, a potência útil desenvolvida nesse movimento, em watts, é de

A)$6{,}0\cdot10^4$
B)$5{,}0\cdot10^4$
C)$6{,}0\cdot10^3$
D)$5{,}0\cdot10^3$
E)$5{,}0\cdot10^2$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

D
Resolução

\[P=\frac{m\,g\,h}{\Delta t}=\frac{600\cdot10\cdot10}{12}=5{,}0\cdot10^3\ \mathrm W\]

Q34
Mecânica — Gravitação — Velocidade de um satélite em órbita circular

Um satélite artificial move-se numa órbita circular a 400 km acima da superfície da Terra. Considerando-se os dados:

Constante universal da gravitação $G=6{,}7\cdot10^{-11}\ \mathrm{N\,m^2/kg^2}$

Massa da Terra $M=6{,}0\cdot10^{24}\ \mathrm{kg}$

Raio da Terra $R=6{,}3\cdot10^{6}\ \mathrm m$

a velocidade do satélite na órbita vale, em m/s,

A)$1{,}8\cdot10^3$
B)$7{,}7\cdot10^3$
C)$1{,}2\cdot10^4$
D)$6{,}0\cdot10^4$
E)$1{,}2\cdot10^5$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

O raio da órbita é $r=6{,}3\cdot10^6+4{,}0\cdot10^5=6{,}7\cdot10^6\ \mathrm m$.

\[v=\sqrt{\frac{G\,M}{r}}=\sqrt{\frac{6{,}7\cdot10^{-11}\cdot6{,}0\cdot10^{24}}{6{,}7\cdot10^6}}=\sqrt{6{,}0\cdot10^7}\approx7{,}7\cdot10^3\ \mathrm{m/s}\]

Q35
Mecânica — Quantidade de movimento — Impulso numa colisão com a parede

Uma bola de massa m é atirada com velocidade de módulo v, horizontalmente contra uma parede e retorna, após o impacto, na mesma direção com o mesmo módulo de velocidade. Nessas condições, o impulso sofrido pela bola, na colisão com a parede, tem módulo

A)zero
B)$\dfrac{m\,v}{2}$
C)$m\,v$
D)$2\,m\,v$
E)$\dfrac{m\,v^2}{2}$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

D
Resolução

Com o sentido inicial positivo: $Q_i=+m\,v$ e $Q_f=-m\,v$.

\[I=\Delta Q=-m\,v-m\,v=-2\,m\,v\;\Rightarrow\;|I|=2\,m\,v\]

Q36
Mecânica — Hidrostática — Leitura de um dinamômetro com corpo imerso

Um corpo de volume 200 cm³ e massa 300 g está preso a um dinamômetro e colocado totalmente imerso na água.

Dinamômetro preso ao teto, com um corpo pendurado totalmente imerso na água de um recipiente.

Considerando-se a aceleração local da gravidade 10 m/s² e a densidade da água igual a $1{,}0\cdot10^3\ \mathrm{kg/m^3}$, a leitura do dinamômetro será, em newtons,

A)0,50
B)1,0
C)2,0
D)3,0
E)6,0

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

$P=0{,}300\cdot10=3{,}0\ \mathrm N$ e $V=2{,}0\cdot10^{-4}\ \mathrm{m^3}$:

\[E=\rho\,V\,g=1{,}0\cdot10^3\cdot2{,}0\cdot10^{-4}\cdot10=2{,}0\ \mathrm N\]

\[\text{leitura}=P-E=3{,}0-2{,}0=1{,}0\ \mathrm N\]

Q37
Termologia — Termometria — Temperatura do corpo humano numa escala arbitrária

Um estudante resolveu criar uma escala E de temperaturas e comparando-a com a escala Celsius obteve o gráfico abaixo.

Gráfico de tE × tC: reta que passa por (0 °C, −20 °E) e por (100 °C, 60 °E).

Na escala E do estudante a temperatura do corpo humano é mais próxima de

A)25
B)20
C)15
D)10
E)5

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

D
Resolução

A reta passa por $(0,\,-20)$ e $(100,\,60)$, de coeficiente angular $\dfrac{60-(-20)}{100}=0{,}8$:

\[t_E=0{,}8\,t_C-20\]

Para o corpo humano ($t_C\approx36{,}5$): $t_E\approx0{,}8\cdot36{,}5-20\approx9{,}2$, valor mais próximo de 10.

Q38
Termologia — Dilatação térmica — Área de uma placa metálica após aquecimento

As dimensões da face de uma placa metálica retangular, a 0 °C, são 40,0 cm por 25,0 cm. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do material que constitui a placa é $\alpha=2{,}5\cdot10^{-5}\ ^\circ\mathrm C^{-1}$, a área dessa face da placa, a 60 °C, valerá, em cm²,

A)1 000
B)1 003
C)1 025
D)1 250
E)2 500

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

$A_0=40{,}0\cdot25{,}0=1\,000\ \mathrm{cm^2}$ e $\beta=2\alpha=5{,}0\cdot10^{-5}\ ^\circ\mathrm C^{-1}$:

\[\Delta A=1\,000\cdot5{,}0\cdot10^{-5}\cdot60=3{,}0\ \mathrm{cm^2}\;\Rightarrow\;A=1\,003\ \mathrm{cm^2}\]

Q39
Termologia — Calorimetria — Razão entre as massas de água quente e fria

Deseja-se obter água morna a 36 °C, misturando-se certa massa $m_Q$ de água quente a 64 °C com a massa $m_F$ de água fria a 12 °C. Desprezando-se trocas de calor com o recipiente e com o ar, a razão $\dfrac{m_Q}{m_F}$ vale

A)$\dfrac23$
B)$\dfrac34$
C)$\dfrac45$
D)$\dfrac56$
E)$\dfrac67$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

\[m_Q\,c\,(36-64)+m_F\,c\,(36-12)=0\;\Rightarrow\;28\,m_Q=24\,m_F\;\Rightarrow\;\frac{m_Q}{m_F}=\frac{24}{28}=\frac67\]

Q40
Termologia — Gases — Temperatura final numa transformação isobárica

Sob pressão atmosférica normal e à temperatura inicial de 27 °C, uma porção de gás, confinado num cilindro com pistão móvel sem atrito, é aquecida até que seu volume aumente 50%. Considerando ideal o gás, a temperatura final de seu aquecimento é, em °C,

A)177
B)97
C)84
D)77
E)45

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

$T_1=27+273=300\ \mathrm K$ e $V_2=1{,}5\,V_1$:

\[T_2=T_1\,\frac{V_2}{V_1}=300\cdot1{,}5=450\ \mathrm K=177\ ^\circ\mathrm C\]

Q41
Termologia — Mudanças de fase — Influência da pressão nas mudanças de fase

Acerca das mudanças de fase das substâncias, considere as afirmativas que seguem.

I. Se uma substância aumenta de volume ao sofrer fusão, um aumento de pressão sobre ela deverá diminuir o seu ponto de fusão.

II. Um líquido pode se solidificar, à temperatura constante, apenas por elevação da pressão sobre ele.

III. Uma substância, mantida à temperatura constante e menor que a do ponto tríplice, pode passar do estado sólido ao gasoso apenas por redução da pressão.

Dentre essas afirmativas, SOMENTE

A)I é correta.
B)II é correta.
C)III é correta.
D)I e II são corretas.
E)II e III são corretas.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

I) Falsa: se a substância se expande ao fundir, a pressão favorece a fase sólida (menor volume), então o ponto de fusão aumenta.

II) Correta: elevando a pressão sobre o líquido a temperatura constante, ele cruza a curva de fusão e solidifica (a temperaturas em que a curva é atravessada).

III) Correta: abaixo do ponto tríplice, reduzir a pressão faz o sólido cruzar a curva de sublimação e passar direto ao gasoso.

Q42
Ondas — MHS — Período de um oscilador massa-mola

Um bloco de massa $m=1{,}0\ \mathrm{kg}$ está preso à extremidade de uma mola de constante elástica $k=25\ \mathrm{N/m}$ e oscila sobre uma superfície horizontal sem atrito, entre os pontos A e B.

Bloco preso a uma mola fixa à parede, sobre superfície horizontal, oscilando entre os pontos A e B.

O período de oscilação do bloco, em segundos, vale

A)0,20
B)0,40
C)1,3
D)2,5
E)5,0

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

C
Resolução

\[T=2\pi\sqrt{\frac mk}=2\pi\sqrt{\frac{1{,}0}{25}}=\frac{2\pi}{5}\approx1{,}3\ \mathrm s\]

Q43
Óptica — Reflexão e espelhos — Imagens de um espelho côncavo

Utilizando um espelho côncavo pode-se obter, de um objeto real, uma imagem conjugada

A)virtual, direita e menor que o objeto.
B)virtual, invertida e maior que o objeto.
C)real, direita e menor que o objeto.
D)real, invertida e maior que o objeto.
E)real, direita e maior que o objeto.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

D
Resolução

Num espelho côncavo, com objeto real, a imagem é real e invertida (pode ser menor, igual ou maior, conforme a posição do objeto) ou virtual, direita e maior (objeto entre o foco e o vértice). Entre as alternativas, só a D é possível. A imagem real é sempre invertida; a virtual é sempre maior.

Q44
Óptica — Refração — Altura aparente de um avião vista por um nadador

Um nadador mergulha nas águas cristalinas e tranqüilas de um lago. Ao olhar para cima, vê um avião sobrevoando o lago a 600 m da superfície. Sendo o índice de refração absoluto do ar igual a 1 e o da água $\dfrac43$, a altura aparente do avião para o nadador submerso é, em metros, de

A)800
B)750
C)450
D)400
E)300

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

O objeto está no ar ($n=1$) e o observador, na água ($n=\tfrac43$):

\[\frac{d'}{4/3}=\frac{600}{1}\;\Rightarrow\;d'=800\ \mathrm m\]

Q45
Eletricidade — Eletrostática — Sentidos das forças entre duas cargas

Sejam $\vec F_1$ e $\vec F_2$ as forças elétricas que atuam em duas cargas pontuais $Q_1$ e $Q_2$, respectivamente, quando elas estão próximas uma da outra e isoladas de outros corpos eletrizados.

É correto afirmar que $\vec F_1$ e $\vec F_2$ possuem mesma direção e

A)mesmo sentido, quando $Q_1$ e $Q_2$ são iguais.
B)mesmo sentido, quando $Q_1$ e $Q_2$ forem de sinais opostos.
C)sentidos opostos, apenas quando $Q_1$ e $Q_2$ forem iguais.
D)sentidos opostos, apenas quando $Q_1$ e $Q_2$ forem de sinais opostos.
E)sentidos opostos, quaisquer que sejam $Q_1$ e $Q_2$.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

As forças de interação entre as cargas formam um par ação-reação: têm a mesma direção (a reta que une as cargas), módulos iguais e sempre sentidos opostos, quer a força seja de atração ou de repulsão.

Q46
Eletricidade — Eletrostática — Força sobre carga negativa em campo uniforme

Uma carga elétrica puntiforme $q=-2{,}0\ \mu\mathrm C$ é colocada em um ponto de um campo elétrico uniforme, de direção horizontal, sentido da esquerda para a direita e intensidade $5{,}0\cdot10^3\ \mathrm{V/m}$. É correto afirmar que a força elétrica que atua na carga terá direção horizontal, sentido da

A)direita para a esquerda e intensidade $1{,}0\cdot10^{-2}\ \mathrm N$.
B)direita para a esquerda e intensidade $2{,}5\cdot10^{3}\ \mathrm N$.
C)esquerda para a direita e intensidade $1{,}0\cdot10^{-2}\ \mathrm N$.
D)esquerda para a direita e intensidade $1{,}0\cdot10^{4}\ \mathrm N$.
E)esquerda para a direita e intensidade $2{,}5\cdot10^{3}\ \mathrm N$.

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

A carga é negativa: a força é oposta ao campo, isto é, da direita para a esquerda.

\[F=|q|\,E=2{,}0\cdot10^{-6}\cdot5{,}0\cdot10^3=1{,}0\cdot10^{-2}\ \mathrm N\]

Q47
Eletricidade — Eletrostática — Carga total de dois condutores postos em contato

Os potenciais elétricos de dois condutores A e B, com capacidades eletrostáticas $C_A=2{,}0\cdot10^{-8}\ \mathrm F$ e $C_B=3{,}0\cdot10^{-8}\ \mathrm F$, são, respectivamente, $V_A=-50\ \mathrm V$ e $V_B=+200\ \mathrm V$. Colocando-se os dois condutores em contato, a carga total neles mantida, em coulombs, é igual a

A)$-1{,}0\cdot10^{-6}$
B)$-5{,}0\cdot10^{-6}$
C)$1{,}0\cdot10^{-6}$
D)$3{,}0\cdot10^{-6}$
E)$5{,}0\cdot10^{-6}$

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

E
Resolução

\[Q_A=C_A\,V_A=2{,}0\cdot10^{-8}\cdot(-50)=-1{,}0\cdot10^{-6}\ \mathrm C\qquad Q_B=3{,}0\cdot10^{-8}\cdot200=6{,}0\cdot10^{-6}\ \mathrm C\]

\[Q=Q_A+Q_B=5{,}0\cdot10^{-6}\ \mathrm C\]

Q48
Eletricidade — Eletrodinâmica — Correntes e resistência numa associação em paralelo

Considere a associação de resistores e os dados constantes no esquema abaixo.

Corrente de 11 A que se divide em três ramos em paralelo: o superior, com um resistor de 12 Ω e corrente de 2 A; o do meio, com R1 e corrente I1; o inferior, com 2 Ω e 6 Ω em série e corrente I2.

Os valores de $I_1$, $I_2$ e $R_1$ que satisfazem as condições do esquema, em unidades do Sistema Internacional, são, respectivamente,

A)6, 4 e 3
B)6, 3 e 4
C)4, 3 e 6
D)3, 6 e 4
E)3, 4 e 6

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

B
Resolução

Tensão sobre o ramo superior: $U=12\cdot2=24\ \mathrm V$, igual à dos outros ramos.

Ramo inferior (série): $R=2+6=8\ \Omega\Rightarrow I_2=\dfrac{24}{8}=3\ \mathrm A$.

Lei dos nós: $11=2+I_1+I_2\Rightarrow I_1=6\ \mathrm A$.

\[R_1=\frac{24}{6}=4\ \Omega\]

Q49
Eletricidade — Eletrodinâmica — Tensão nos terminais de um gerador real

Um gerador tem f.e.m. de 12 V e resistência interna de 0,20 Ω. Ligam-se os seus terminais por meio de um fio metálico de resistência 1,0 Ω. Nessas condições, a ddp nos terminais do gerador, em volts, vale

A)10
B)9,0
C)8,0
D)7,0
E)6,0

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

A
Resolução

\[i=\frac{\varepsilon}{R+r}=\frac{12}{1{,}0+0{,}20}=10\ \mathrm A\]

\[U=\varepsilon-r\,i=12-0{,}20\cdot10=10\ \mathrm V\]

Q50
Eletromagnetismo — Campo magnético — Afirmações sobre campos elétrico e magnético

Considere as afirmações abaixo.

I. As cargas elétricas, em qualquer situação, produzem campo elétrico.

II. As cargas elétricas, apenas quando estão em movimento, produzem campo magnético.

III. As linhas de força de um campo elétrico sempre se cruzam perpendicularmente.

IV. O vetor campo magnético é sempre ortogonal à direção da corrente elétrica que o produz.

São corretas SOMENTE

A)I e II
B)I, II e III
C)I, II e IV
D)I, III e IV
E)II, III e IV

Resposta pela resolução — gabarito oficial não localizado

C
Resolução

I) Correta. II) Correta: o campo magnético é produzido por cargas em movimento. III) Falsa: as linhas de força de um campo elétrico nunca se cruzam, pois em cada ponto o campo tem direção única. IV) Correta: pela lei de Biot–Savart, $\vec B$ é perpendicular à direção da corrente que o produz.

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