Universidade de Fortaleza
Prova de Física do Vestibular 2001.2 da Unifor (Conhecimentos Específicos), com resolução comentada pelo Método TEF.
A atmosfera · litro é unidade de medida da grandeza
A pressão é força por área e o volume é comprimento ao cubo, logo:
\[p\,V=\frac{F}{L^2}\cdot L^3=F\,L\]
Força vezes comprimento é trabalho, ou seja, energia.
Considere grãos de areia muito fina como sendo esféricos, cuja ordem de grandeza do raio é $10^{-5}\ \mathrm m$. A ordem de grandeza do número de grãos de areia que cabem em um cubo de 1 cm de aresta é
Volume de um grão e do cubo:
\[V_g=\tfrac43\pi\,(10^{-5})^3\approx4\cdot10^{-15}\ \mathrm{m^3}\qquad V_c=(10^{-2})^3=10^{-6}\ \mathrm{m^3}\]
\[N=\frac{V_c}{V_g}\approx\frac{10^{-6}}{4\cdot10^{-15}}\approx2{,}4\cdot10^8\]
Como $2{,}4<3{,}16$, a ordem de grandeza é $10^8$.
A velocidade de um corpo que se move num plano horizontal varia de $\vec V_1$ para $\vec V_2$, num certo intervalo de tempo, conforme a representação abaixo.
Sendo os módulos de $\vec V_1$ e $\vec V_2$ iguais a 10 m/s, o módulo da variação da velocidade, nesse intervalo de tempo, em m/s, foi igual a
Os vetores formam 60° e têm o mesmo módulo, logo:
\[|\Delta\vec V|^2=10^2+10^2-2\cdot10\cdot10\cos60^\circ=100\;\Rightarrow\;|\Delta\vec V|=10\ \mathrm{m/s}\]
Numa trajetória circular de raio 20 m, um corpo parte do repouso e mantém movimento circular uniformemente variado percorrendo 64 m em 4,0 s. A componente centrípeta da aceleração no instante 1,0 s tem módulo
Aceleração tangencial a partir do repouso:
\[64=\tfrac12\,a_t\cdot4{,}0^2\;\Rightarrow\;a_t=8{,}0\ \mathrm{m/s^2}\]
Em $t=1{,}0$ s, $v=8{,}0\ \mathrm{m/s}$, e a componente centrípeta é:
\[a_c=\frac{v^2}{R}=\frac{8{,}0^2}{20}=3{,}2\ \mathrm{m/s^2}\]
Considerando certa interação mecânica envolvendo os corpos A e B, analise as proposições que seguem:
I. Se a ação estiver em A, a reação estará em B.
II. A intensidade da ação é igual à da reação.
III. A força resultante em cada corpo é nula.
Pode-se afirmar que SOMENTE
I) Correta: a reação atua no outro corpo.
II) Correta: ação e reação têm a mesma intensidade.
III) Falsa: ação e reação atuam em corpos diferentes e não se anulam; a resultante em cada corpo depende de todas as forças que nele atuam.
Instruções: para responder às questões de números 36 e 37 considere as informações que seguem.
Sobre uma mesa horizontal sem atrito, dois blocos são ligados, por uma corda de massa desprezível, e puxados por uma força de intensidade $F=60\ \mathrm N$. A aceleração do sistema tem módulo $3{,}0\ \mathrm{m/s^2}$ e a massa $m_2$ é de 8,0 kg.
A massa $m_1$ é, em kg,
\[F=(m_1+m_2)\,a\;\Rightarrow\;60=(m_1+8{,}0)\cdot3{,}0\;\Rightarrow\;m_1=12\ \mathrm{kg}\]
(Mesmas informações da questão anterior: $F=60\ \mathrm N$, $a=3{,}0\ \mathrm{m/s^2}$, $m_2=8{,}0\ \mathrm{kg}$, com $m_2$ atrás de $m_1$.)
A tração na corda que une os dois blocos tem intensidade, em newtons,
A única força horizontal em $m_2$ é a tração:
\[T=m_2\,a=8{,}0\cdot3{,}0=24\ \mathrm N\]
Uma bola é chutada verticalmente para cima com velocidade inicial $V_0$. Quando se encontra na metade de sua altura máxima, a velocidade vale, aproximadamente,
Altura máxima: $H=\dfrac{V_0^2}{2g}$. Na altura $H/2$:
\[v^2=V_0^2-2g\cdot\frac H2=V_0^2-\frac{V_0^2}{2}=\frac{V_0^2}{2}\;\Rightarrow\;v=\frac{V_0}{\sqrt2}\approx0{,}7\,V_0\]
Três corpúsculos de massa $2M$ e dois corpúsculos de massa $5M$ são posicionados sobre os lados de um quadrado, como está indicado no esquema. O esquema também indica outro corpúsculo de massa $M$, colocado no centro do mesmo quadrado cujos lados medem $2d$.
Sendo $G$ a constante de gravitação universal, a força gravitacional que atua sobre o corpúsculo de massa $M$ no centro do quadrado, em conseqüência da ação dos outros cinco corpúsculos, pode ser calculada por
Os corpúsculos dos vértices ficam a $d\sqrt2$ do centro e o do meio do lado esquerdo, a $d$. As forças dos vértices opostos pela diagonal têm a mesma direção:
\[\text{diagonal }(2M,\,2M):\ \text{se anulam}\qquad\text{diagonal }(5M,\,5M):\ \text{se anulam}\]
Resta apenas o corpúsculo de massa $2M$ do meio do lado esquerdo, a uma distância $d$:
\[F=\frac{G\,M\cdot2M}{d^2}=\frac{2\,G\,M^2}{d^2}\]
Um bloco metálico maciço de massa 200 g parece possuir 18 g a menos quando mergulhado na água, cuja densidade é 1,0 g/cm³. A densidade deste metal é, em g/cm³,
O empuxo equivale ao peso de 18 g de água, isto é, ao volume deslocado:
\[V=\frac{18\ \mathrm g}{1{,}0\ \mathrm{g/cm^3}}=18\ \mathrm{cm^3}\]
\[d=\frac{200}{18}\approx11{,}1\ \mathrm{g/cm^3}\]
Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor 20 °X para a temperatura de fusão do gelo e 80 °X para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Quando a temperatura de um ambiente sofre uma variação de 30 °X, a correspondente variação na escala Celsius é de
Entre fusão do gelo e ebulição da água há 60 °X e 100 °C:
\[\frac{\Delta X}{60}=\frac{\Delta C}{100}\;\Rightarrow\;\Delta C=\frac{100}{60}\cdot30=50\ ^\circ\mathrm C\]
Dois corpos A e B, ambos à temperatura ambiente, são colocados simultaneamente no interior de um forno quente. Eles são retirados no mesmo instante, pouco tempo depois. Verificou-se que apresentavam a mesma temperatura. A respeito dos corpos A e B, diante da observação, é correto afirmar que eles
A igualdade de temperatura é a condição de equilíbrio térmico. Nada se pode concluir sobre o material, a massa, a condutividade ou a densidade: corpos diferentes podem chegar à mesma temperatura.
Calor latente de vaporização de uma substância é
Calor latente de vaporização é a energia por unidade de massa para passar do estado líquido ao gasoso, sem variação de temperatura ($Q=m\,L_v$). As demais alternativas descrevem calor sensível, energia liberada, temperatura de ebulição ou o patamar da curva, que não são o calor latente.
A energia que se deve fornecer a 20 g de gelo, inicialmente a $-10\ ^\circ\mathrm C$ para que ele se transforme completamente em líquido a 0 °C, em calorias, é
Dados: calor específico do gelo = 0,50 cal/g·°C; calor latente de fusão = 80 cal/g.
\[Q_1=m\,c\,\Delta\theta=20\cdot0{,}50\cdot10=100\ \mathrm{cal}\qquad Q_2=m\,L=20\cdot80=1\,600\ \mathrm{cal}\]
\[Q=Q_1+Q_2=1\,700\ \mathrm{cal}=1{,}7\cdot10^3\ \mathrm{cal}\]
Um gás é confinado num recipiente cilíndrico, cuja secção tem área $A$, dotado de um êmbolo que pode se mover sem atrito. Ao ser aquecido, o gás realiza trabalho e o êmbolo sofre deslocamento $\Delta x$.
O trabalho realizado pelo gás, mantido à pressão $p$, é
A força do gás sobre o êmbolo é $F=p\,A$. O trabalho, a pressão constante, é:
\[\tau=F\,\Delta x=p\,A\,\Delta x=p\,\Delta V\]
Considere duas fontes de ondas pontuais, $F_1$ e $F_2$, produzindo vibrações idênticas de mesma freqüência na superfície da água. Estas vibrações formam ondas circulares, na superfície da água, com comprimento de onda de 4,0 cm, fazendo oscilar um ponto $P$ a 42 cm de $F_1$ e 44 cm de $F_2$, conforme está representado no esquema.
A diferença de fase entre as oscilações causadas no ponto $P$, separadamente, pelas fontes $F_1$ e $F_2$ é
A diferença de percurso é $44-42=2{,}0\ \mathrm{cm}$, ou meio comprimento de onda:
\[\Delta\varphi=2\pi\,\frac{\Delta d}{\lambda}=2\pi\cdot\frac{2{,}0}{4{,}0}=\pi\]
Considere as afirmações acerca das cores dos objetos.
I. A cor não é uma característica própria de um objeto, pois depende da luz que o ilumina.
II. Um objeto branco sob luz solar é visto vermelho quando iluminado com luz vermelha.
III. Um objeto que absorva as radiações luminosas recebidas torna-se preto.
Dentre as afirmações,
I) Correta: a cor percebida depende da luz incidente e do que o objeto reflete.
II) Correta: o objeto branco reflete todas as cores; sob luz vermelha, só há vermelho para refletir.
III) Correta: se absorve toda a luz recebida, não reflete nada e é visto preto.
Um raio de luz incide em um espelho plano AB, com ângulo de incidência de 60°, como mostra a figura abaixo.
Após refletir no espelho AB o raio atinge um segundo espelho plano BC, que forma ângulo de 130° com o primeiro. Nessas condições, o ângulo de reflexão no espelho BC vale
No espelho AB, o ângulo com a normal é 60°, logo o raio refletido forma $90^\circ-60^\circ=30^\circ$ com o espelho. No triângulo formado por AB, BC e o raio refletido, o ângulo entre o raio e BC é:
\[180^\circ-130^\circ-30^\circ=20^\circ\]
O ângulo de reflexão é medido em relação à normal:
\[90^\circ-20^\circ=70^\circ\]
A imagem de um objeto real produzida por um espelho esférico convexo é
Num espelho convexo, a imagem de um objeto real é sempre virtual, direita e menor que o objeto.
Uma lente projeta sobre uma tela a imagem nítida do Sol. A distância da tela à lente é de 40 cm. A vergência da lente, em dioptrias, vale
Os raios do Sol chegam paralelos, logo a imagem nítida se forma no foco: $f=40\ \mathrm{cm}=0{,}40\ \mathrm m$.
\[V=\frac1f=\frac1{0{,}40}=2{,}5\ \mathrm{di}\]
Considere cada um dos quatro pares de cargas elétricas, representados nos esquemas I, II, III e IV, distantes e independentes, um do outro. Em cada esquema, o campo elétrico gerado pelas duas cargas ao longo da reta que as une é nulo em um ponto.
Esse ponto fica à esquerda das cargas nos esquemas
Com cargas de sinais opostos, os campos só se anulam fora do segmento que as une, perto da carga de menor módulo (onde o campo dela compensa o da outra, maior mas mais distante).
Em I e II a carga menor ($q$) está à esquerda: o ponto fica à esquerda. Em III e IV a carga menor está à direita: o ponto fica à direita.
O gráfico abaixo representa a curva característica de um gerador.
A potência máxima que esse gerador pode fornecer ao circuito externo, em watts, vale
Pelo gráfico, $\varepsilon=12\ \mathrm V$ e, para $i=1{,}0\ \mathrm A$, $U=10\ \mathrm V$:
\[r=\frac{12-10}{1{,}0}=2{,}0\ \Omega\]
A potência fornecida é máxima quando a resistência externa é igual a $r$:
\[P_{\max}=\frac{\varepsilon^2}{4\,r}=\frac{12^2}{4\cdot2{,}0}=18\ \mathrm W\]
Considere o circuito elétrico esquematizado abaixo, com a chave Ch aberta e o gerador E ideal.
Ao se fechar a chave Ch, a
Ao fechar a chave, $R_3$ fica em paralelo com $R_2$ e a resistência total diminui (A é falsa). Como o gerador é ideal, sua tensão não varia (D é falsa) e a corrente total aumenta:
\[i=\frac{E}{R_1+R_{23}}\ \uparrow\]
Essa corrente é a de $R_1$ (E é correta); a tensão em $R_1$ aumenta (B é falsa); e a tensão em $R_2$, igual a $E-R_1\,i$, diminui, e com ela a corrente em $R_2$ (C é falsa).
Um circuito eletrônico foi submetido a um pulso de corrente indicado no gráfico.
Durante esse pulso, a carga elétrica que fluiu no circuito, em coulombs, foi igual a
A carga é a área do triângulo de base de 1 ms a 4 ms (3 ms) e altura 4 A:
\[q=\frac{3\cdot10^{-3}\cdot4}{2}=6{,}0\cdot10^{-3}\ \mathrm C\]
Dois condutores retilíneos, longos, muito finos, bem isolados e com corrente elétrica, se cruzam perpendicularmente, encostando um no outro sem que haja contato elétrico. No plano determinado pelas retas suporte desses condutores, ficam bem determinados os quadrantes 1, 2, 3 e 4, conforme está indicado no esquema.
Considerando os sentidos das correntes elétricas nos dois condutores indicados no esquema, o campo magnético resultante dessas correntes elétricas é menos intenso nos quadrantes
Pela regra da mão direita, o fio horizontal (corrente para a direita) produz campo saindo do plano acima dele e entrando abaixo. O fio vertical (corrente para cima) produz campo entrando à direita e saindo à esquerda:
\[\text{Q1: saindo + entrando}\ (\text{subtraem})\qquad\text{Q2: saindo + saindo}\ (\text{somam})\]
\[\text{Q3: entrando + saindo}\ (\text{subtraem})\qquad\text{Q4: entrando + entrando}\ (\text{somam})\]
O campo resultante é menos intenso nos quadrantes 1 e 3.