Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

Unifor 2018.1 — Demais cursos — Física com gabarito e resolução comentada

Universidade de Fortaleza

Prova de Física do Processo Seletivo 2018.1 da Unifor para os demais cursos, com gabarito oficial e resolução comentada pelo Método TEF.

Q16
Mecânica — Cinemática — Velocidade média na ida e na volta

Em um dia de exercícios você decide dividir sua caminhada da seguinte forma:

• Na ida, você caminha 100m a velocidade constante de 2m/s e depois caminha mais 100m com velocidade de 3 m/s.

• Na volta, você caminha com a velocidade de 2m/s por 40s e com a velocidade 3 m/s por 40 s.

É correto afirmar que a velocidade média

A)na ida é 2,4 m/s.
B)na volta é 3,0 m/s.
C)na ida é 5,0 m/s.
D)na volta é 5,0 m/s.
E)em todo o percurso é de 5,0 m/s.

Gabarito oficial — Unifor 2018.1 (demais cursos)

A
Resolução

Na ida, as distâncias são iguais e os tempos são diferentes:

\[t=\frac{100}{2}+\frac{100}{3}=83{,}3\,\mathrm s,\qquad v_m=\frac{200}{83{,}3}=2{,}4\,\mathrm{m/s}\]

Na volta, os tempos são iguais:

\[v_m=\frac{2\cdot40+3\cdot40}{80}=2{,}5\,\mathrm{m/s}\]

No percurso todo, o deslocamento é nulo; a velocidade média vetorial é zero.

Q17
Termologia — Termodinâmica — Ciclo termodinâmico no diagrama P × V

Observa-se um ciclo termodinâmico de um gás ideal apresentado na figura a seguir.

Diagrama P versus V de um ciclo ABCD: AB e CD são horizontais, BC e DA são verticais, e o ciclo é percorrido de A para B, de B para C, de C para D e de D para A.

Com relação ao comportamento do gás, é correto afirmar que

A)no processo BC a temperatura é constante.
B)o trabalho realizado no processo AB é nulo.
C)o calor transferido no processo DA é nulo.
D)o trabalho realizado no processo CD é negativo.
E)a quantidade de calor no processo CD é igual a variação da energia interna.

Gabarito oficial — Unifor 2018.1 (demais cursos)

D
Resolução

AB é uma expansão a pressão constante, com trabalho positivo. BC é uma redução de pressão a volume constante, sem trabalho e com queda de temperatura. CD é uma compressão a pressão constante, com trabalho negativo, e DA é um aquecimento a volume constante.

Em DA o volume não varia e o calor trocado serve para elevar a energia interna; portanto, não é nulo.

Em CD, o volume diminui sob pressão constante, de modo que o trabalho é negativo:

\[W_{CD}=p\,(V_D-V_C)<0\]

Q18
Termologia — Termodinâmica — Motor de combustão e conversão de energia

Praticamente todos os veículos automotivos são movidos por alguma versão de motor de combustão interna de quatro tempos, patenteado por Nikolaus Otto em 1876. O motor de quatro tempos é uma máquina com a função de transformar a energia de uma reação química em energia mecânica, comprimindo uma mistura de ar combustível que explode na presença de uma faísca criando uma fonte de calor intensa, mas transitória.

Esquema dos quatro tempos do motor (admissão, compressão, explosão e escape) e fotos de um automóvel e de um motor antigos.

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar politicas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes, o que vem sendo intensificado desde o final do século passado. Esta combustão de uma mistura ar-vapor de gasolina ainda é a reação mais utilizada para mover os veículos em todo mundo.

Com base nos aspectos envolvidos no funcionamento de motores de quatro tempos, analise as seguintes afirmações.

I. O motor de combustão interna de quatro tempos opera segundo o ciclo de Carnot, no qual um fluido de trabalho sofre duas transformações adiabáticas alternadas de duas transformações isotérmicas, proporcionando rendimento máximo igual a um.

II. O calor de combustão da reação que ocorre nos motores é fornecido pela faísca elétrica que provoca a explosão da mistura combustível.

III. A queima de combustíveis derivados do petróleo libera energia, que é proveniente da biomassa construída em processos energéticos e preservada ao longo do tempo geológico.

IV. O conteúdo energético dos reagentes é maior que o dos produtos nas reações que ocorrem nas câmaras de combustão dos motores.

É correto apenas o que se afirma em

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

Gabarito oficial — Unifor 2018.1 (demais cursos)

C
Resolução

I é falsa: o motor de quatro tempos segue um ciclo próprio, não o de Carnot, e nenhuma máquina térmica tem rendimento igual a um.

II é falsa: a faísca apenas inicia a reação. O calor vem da liberação de energia química da combustão.

III é verdadeira: a energia dos derivados do petróleo vem da biomassa que armazenou energia solar ao longo do tempo geológico.

IV é verdadeira: a combustão é exotérmica, e os reagentes têm mais energia armazenada que os produtos.

Q19
Mecânica — Dinâmica — Peso aparente em curva inclinada

Um avião voando à 200,0 m/s faz um percurso circular, de raio R, completando uma volta em 4 minutos. Para realizar tal trajetória é necessário que o avião tenha uma inclinação θ, conforme a figura. Qual o percentual de aumento do peso aparentemente sentido pelos passageiros? Considere o módulo da aceleração da gravidade, G = 10m/s² e o valor de π = 3.

Avião em trajetória circular de raio R, inclinado de um ângulo θ.
A)5%
B)7%
C)10%
D)12%
E)15%

Gabarito oficial — Unifor 2018.1 (demais cursos)

D
Resolução

O raio da trajetória, com período de 4 min = 240 s:

\[R=\frac{vT}{2\pi}=\frac{200\cdot240}{6}=8000\,\mathrm m\]

A aceleração centrípeta:

\[a_c=\frac{v^2}{R}=\frac{200^2}{8000}=5\,\mathrm{m/s^2}\]

O peso aparente tem módulo m multiplicado pela composição de g e a_c:

\[g_{ap}=\sqrt{g^2+a_c^2}=\sqrt{100+25}\approx11{,}2\,\mathrm{m/s^2}\]

O aumento percentual em relação ao peso normal:

\[\frac{11{,}2-10}{10}\approx12\%\]

Q20
Mecânica — Trabalho e energia — Energia cinética em um tobogã

Dois irmãos, Jorge e Rodrigo, resolvem testar as leis da Física em um tobogã. Jorge está inicialmente à uma altitude H, maior que a altitude inicial de Jorge, que é h = H/2. Rodrigo possui o dobro do peso de Jorge. Ao som de um apito, os dois começam a escorregar descendo pelo tobogã. Despreze as forças de atrito.

É correto afirmar que, nessa situação, ao atingirem o nível do solo, Jorge e Rodrigo terão energias cinéticas:

A)diferentes e módulos de velocidade iguais.
B)diferentes e módulos de velocidade diferentes.
C)iguais aos módulos de velocidades.
D)iguais e módulos de velocidades iguais.
E)iguais e módulos de velocidade diferentes.

Gabarito oficial — Unifor 2018.1 (demais cursos)

E
Resolução

Sem atrito, a energia potencial inicial vira energia cinética no solo:

\[E_c=mgh\]

Jorge parte da altura H, com peso P, e Rodrigo, de peso 2P, parte de h = H/2 (o enunciado cita Jorge duas vezes, mas a leitura coerente é essa). As energias cinéticas no solo ficam iguais:

\[E_{c,J}=P\,H,\qquad E_{c,R}=2P\cdot\frac H2=P\,H\]

Já a velocidade depende só da altura:

\[v=\sqrt{2gh}\]

Como as alturas são diferentes, os módulos das velocidades também são.

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