Astronomia — História da Física — Modelo copernicano
Sobre o movimento dos corpos celestes, em uma perspectiva histórica da ciência, marque a alternativa CORRETA:
A)Para mecânica Aristotélica os corpos celestes possuíam um movimento uniforme acelerado, mutáveis e seguiam trajetórias elípticas;
B)Ptolomeu (110 – 170 d. C) para explicar a teoria Lunar utilizou dois epiciclos e para os movimentos dos planetas inventou o artifício do equante contrariando o modelo geocêntrico da Mecânica Aristotélica;
C)Nicolau Copérnico não conseguiu resolver os três problemas básicos do heliocentrismo: mostrar que a Terra realmente se move; elaborar uma nova Mecânica não aristotélica e formular uma teoria da gravidade;
D)Galileu Galilei publica o livro o Mensageiro Sideral e neste livro defende que a Lua é uma esfera homogênia reforçando a perfeição dos céus defendida pela ciência grega;
E)O físico Isaac Newton por volta de 1687 escreve o livro Os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural onde corrobora com a teoria do imperfeito transitório mundo terrestre e o imutável universo dos céus.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
C
Resolução comentada
Copérnico reorganizou a descrição dos movimentos em torno do Sol, mas não apresentou a mecânica e a teoria gravitacional que explicariam o movimento terrestre. A alternativa C registra essa limitação histórica. Galileu observou irregularidades na Lua, e Newton unificou a descrição física terrestre e celeste.
Q02
Mecânica — Estática — Bloco no plano inclinado
Considere um bloco de massa m, em repouso sobre um plano inclinado de atrito desprezível. Como pode ser visto na figura abaixo a superfície faz um ângulo θ com a horizontal. Supondo que um fio leve e inextensível está preso ao bloco e o puxa paralelamente a superfície do plano. Marque a alternativa que corresponde à tensão no fio se o bloco permanece em repouso.
A)$T=-g\sin\theta$
B)$T=-g\cos\theta$
C)$T=mg\cos\theta$
D)$T=mg\sin\theta$
E)$T=0$
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
D
Resolução comentada
Na direção paralela ao plano, a componente do peso é $mg\sin\theta$ para baixo. Como o bloco está em repouso e não há atrito, a tração deve equilibrá-la: $T=mg\sin\theta$. Alternativa D. A normal equilibra a componente perpendicular $mg\cos\theta$.
Q03
Ondulatória — Luz — Espectro visível
Sobre a natureza da Luz marque a alternativa distante do contexto científico:
A)O físico Christian Huygens, em 1678, considerava a Luz como constituída por ondas e não por corpúsculo como defendia o físico Isaac Newton;
B)Quanto à teoria ondulatória quanto à teoria corpuscular explicam os fenômenos das cores;
C)O fenômeno da interferência é um processo tipicamente ondulatório não apresentado considerando a luz como entidade corpuscular;
D)A luz está relacionada a ondas eletromagnéticas emitidas pelo movimento de cargas elétricas que geram campos elétricos que variam e criam campos magnéticos;
E)Ondas eletromagnéticas com comprimentos que variam de metros a quilômetros são chamadas de luz visível.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
E
Resolução comentada
A alternativa distante da descrição científica é E: metros a quilômetros correspondem a ondas de rádio, não à luz visível. A faixa visível tem comprimentos de onda da ordem de centenas de nanômetros. Interferência e polarização são evidências do comportamento ondulatório.
Q04
Ondulatória — Polarização — Lei de Malus
A polarização da luz (figura abaixo) é uma propriedade muito considerada em tecnologias 3D usadas nas exibições de filmes nos cinemas. É comum a percepção de uma imagem tridimensional quando usamos um óculo polarizador que recebe imagens polarizadas distintas em cada olho. Sobre a polarização da luz marque a alternativa INCORRETA:
A)Um único elétron oscilante pode emitir uma onda eletromagnética plano-polarizada que coincide com o plano de vibração do elétron;
B)A chama de uma vela emite luz não polarizada;
C)A polarização somente ocorre com ondas transversais constituindo-se em uma maneira importante de identificar se uma onda é transversal ou longitudinal;
D)Os óculos de Sol polaroides pode bloquear a luz que vibra horizontalmente;
E)Dois filtros polaroides dispostos de forma que seus eixos forem mutuamente alinhados quase nenhuma luz conseguirá atravessar o par.
Resposta após revisão
E
Revisão: a referência registra C. Confira a análise da divergência na resolução.
Resolução comentada
A afirmação incorreta é E. Dois polarizadores com eixos alinhados transmitem a componente selecionada pelo primeiro; a extinção ideal ocorre com eixos perpendiculares. Pela lei de Malus, $I=I_1\cos^2\phi$. A alternativa C descreve uma propriedade das ondas transversais e está correta. O preliminar fornecido registra C; a revisão aponta E.
Q05
Eletrodinâmica — Potência elétrica — Corrente da instalação
Em uma residência representamos uma rede de distribuição de energia de diferença de potencial de 110 Volts. Como pode ser visto na figura abaixo estão instaladas 2 tomadas para ligar respectivamente um ferro elétrico e um secador de cabelo. Foram instalados também 2 lâmpadas. Do relógio de luz até a última lâmpada foram usados 30 metros de fio de cobre de tamanho 14 que suporta uma corrente máxima de 20 Ampères (incluindo fase e neutro). Já para as tomadas e lâmpadas foram necessários para completar as ligações 4 metros de fio tamanho 16. Usando as informações fornecidas na figura marque a alternativa totalmente correta: Figura: Representação de uma instalação de aparelhos elétricos de uma residência (GREF, 2012).
A)Se a Lâmpada do interruptor 1 estiver ligada e também o ferro elétrico na tomada 2 a corrente total que atravessa o circuito é de 5 Ampères.
B)O fusível adequado para proteger a instalação elétrica é de 15 Ampères.
C)A ligação foi feita em paralelo e o ferro elétrico tem uma resistência de 16,2 Ohms;
D)A ligação foi feita em série e a lâmpada do interruptor 1 possui resistência elétrica de 24,2 Ohms.
E)A ligação foi feita em paralelo, mas a instalação não passará corrente elétrica devido à resistência de todo circuito ser muito elevada.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
B
Resolução comentada
Os aparelhos estão em paralelo. Pela figura, a potência total é $100+60+500+750=1410$ W, dando $I=1410/110\approx12{,}82$ A. Entre as opções, um fusível de 15 A supera a corrente nominal e fica abaixo do limite de 20 A informado para os fios: B. Com apenas lâmpada de 100 W e ferro de 750 W, a corrente seria 7,73 A, não 5 A. O cálculo é o modelo da questão; o dimensionamento real também considera os demais requisitos da instalação.
Q06
Mecânica — Trabalho — Escavação por etapas
Dois operários devem cavar um poço cilíndrico de L = 8 m de profundidade e área da base A e decidem fazê-lo em dois turnos. Que profundidade deve cavar o primeiro para que seu trabalho mecânico seja igual ao que há de realizar o segundo operário, sabendo que a composição do terreno é homogênea em todo o seu volume (densidade ρ constante)?
A)$\sqrt2$
B)2,0 m
C)$2\sqrt2$ m
D)$4\sqrt2$ m
E)$8\sqrt2$ m
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
D
Resolução comentada
Uma camada retirada à profundidade $z$ tem massa $dm=\rho A\,dz$ e precisa subir $z$. Assim, $dW=\rho Agz\,dz$ e $W(0,h)=\rho Agh^2/2$. Para os dois turnos terem trabalhos iguais, $h^2=L^2-h^2$, portanto $h=L/\sqrt2=4\sqrt2$ m. Alternativa D. Supõe-se que o trabalho considerado seja elevar a terra até a superfície, desprezando o esforço de corte.
Q07
Mecânica — Cinemática — Descida por cordas de uma circunferência
Em uma brincadeira comum, duas pequenas contas são postas a movimentar-se livremente ao longo de arames que estão presos em um aro circular de raio R = 18 cm, conforme mostrado na figura abaixo. Quanto tempo decorre entre a chegada das duas contas no ponto P, assumindo que elas foram liberadas simultaneamente de suas respectivas posições A e B? Considere g = 10 m/s².
A)0,0 s
B)0,5 s
C)1,0 s
D)1,5 s
E)2,0 s
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
A
Resolução comentada
Uma corda fazendo ângulo $\beta$ com a vertical até o ponto inferior tem comprimento $s=2R\cos\beta$ e aceleração ao longo dela $a=g\cos\beta$. Partindo do repouso, $s=at^2/2$, de modo que $t=2\sqrt{R/g}$, independente do ângulo. As contas chegam simultaneamente; o intervalo é 0,0 s. Alternativa A.
Q08
Termologia — Gases ideais — Equilíbrio de um pistão
Um cilindro fechado que contém hidrogênio se divide em dois compartimentos desiguais por meio de um pistão móvel que no equilíbrio toma a posição mostrada na figura. A temperatura é a mesma nos dois compartimentos. Das seguintes afirmações a correta é:
A)Os dois compartimentos contêm igual número de mols;
B)A energia cinética média por molécula é maior no compartimento 2 que no 1;
C)A massa de uma molécula do compartimento 2 é o dobro da massa de uma molécula do compartimento 1;
D)As pressões nos dois compartimentos são iguais; ͳ;
E)O número de átomos nos compartimentos é igual.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
D
Resolução comentada
Para um pistão móvel ideal em equilíbrio, as forças de pressão nos dois lados devem se compensar: $P_1=P_2$. Alternativa D. A mesma temperatura implica a mesma energia cinética média molecular, não o mesmo número de mols; como os volumes são diferentes, as quantidades de gás também são diferentes.
Q09
Eletrodinâmica — Circuitos elétricos — Ponte de Wheatstone
O projeto de um termômetro eletrônico para medir temperaturas na faixa de −40 °C a +40 °C é mostrado na figura abaixo. Este consiste num circuito simples formado por uma ponte de Wheatstone ligada numa pequena bateria de 6 V. A ponte contém três resistores, R₁ = 8 Ω, R₂ = 15 Ω, R₃ = 3 Ω, e também um sensor cuja resistência varia linearmente com a temperatura, dentro da faixa especificada, conforme mostra o gráfico abaixo. Dessa forma, o valor lido no voltímetro varia com a temperatura a que o sensor foi submetido. Por exemplo, quando a medida no voltímetro for nula, então a temperatura no sensor é de:
A)0,0 °C
B)6,0 °C
C)8,0 °C
D)14,0 °C
E)16,0 °C
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
E
Resolução comentada
Na ponte equilibrada, os potenciais nos dois pontos do voltímetro são iguais e $R/R_1=R_3/R_2$. Portanto, $R=8\cdot3/15=1{,}6$ Ω. Pelo gráfico, entre -40 °C e 40 °C, $R=2-0{,}025T$. Fazendo $R=1{,}6$, encontramos $T=16$ °C. Alternativa E.
Q10
Mecânica — Estática — Momento de forças
Uma tábua de madeira homogênea de 300 N de peso e com dois metros de comprimento é colocada sobre um único ponto de apoio, conforme mostra a figura abaixo. Sobre a tábua também é posta uma esfera de 120 N de peso. Nestas condições, qual alternativa abaixo melhor descreve o estado de movimento (ou repouso) da tábua?
A)A tábua irá rotacionar no sentido horário;
B)A tábua irá rotacionar no sentido anti-horário;
C)A quantidade de informação é insuficiente para saber;
D)A tábua irá permanecer em equilíbrio estático, sem rotacionar;
E)Nenhum das respostas anteriores.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
A
Resolução comentada
O centro de massa da tábua uniforme está a 1,00 m da extremidade esquerda, 0,20 m à esquerda do apoio. Seu peso produz momento anti-horário de $300\cdot0{,}20=60$ N·m. A esfera está 0,60 m à direita e produz momento horário de $120\cdot0{,}60=72$ N·m. O momento resultante é horário, 12 N·m: A.
Q11
Mecânica — Hidrostática — Esfera oca flutuante
Um navio é constituído basicamente de ferro cuja massa específica é $\rho_{Fe}=7{,}874\,\mathrm{g/cm^3}$, maior que a da água $\rho_{H_2O}=1{,}000\,\mathrm{g/cm^3}$. Dessa forma pode-se pensar que nada com densidade maior que a da água possa flutuar. Assim navios feitos com densidade menor poderiam flutuar. Na verdade, o que ocorre é que a massa específica do corpo é que tem que ser menor e não a do material. O fato de o navio não ser compacto é o que proporciona isso. Assim considere uma esfera de ferro oca de raio externo igual a 1,000 m que fica numa situação de iminência de afundar. Qual o valor do raio interno ao cubo (dado em m³)?
A)0,875
B)0,873
C)0,872
D)0.871
E)0,870
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
B
Resolução comentada
No limite de submersão, o peso da casca iguala o empuxo máximo: $\rho_{Fe}(4\pi/3)(R^3-r^3)=\rho_{agua}(4\pi/3)R^3$. Com $R=1$ m, $r^3=1-1/7{,}874\approx0{,}873$ m³. Alternativa B. A massa do ar interno é desprezada.
Q12
Termologia — Dilatação térmica — Densidade do combustível
O coeficiente de dilatação térmica da gasolina é $\alpha=1{,}2\times10^{-3}\,\mathrm{°C^{-3}}$. Esse coeficiente é muito maior que existe nos reservatórios dos postos de combustível. Qual é o melhor horário, mais econômico, para abastecer um carro?
A)Meio dia porque entra mais volume de combustível
B)Final da tarde porque entra mais massa de combustível
C)Meia noite porque o volume diminui e a densidade aumenta e por isso entra mais combustível
D)Pela manhã cedo porque o reservatório e a gasolina passaram a noite e a madrugada perdendo calor e por isso o combustível diminuiu de tamanho e ficou mais denso. E assim entra mais massa de combustível no carro e o volume aumenta durante o dia.
E)Qualquer horário, pois a dilatação do combustível não influencia no abastecimento.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
D
Resolução comentada
Para a mesma massa, a expansão térmica aumenta o volume e reduz a densidade. No modelo da questão, abastecer com gasolina mais fria fornece mais massa para o mesmo volume medido; a alternativa esperada é D. Isso depende da temperatura efetiva do reservatório, não somente do horário. O expoente °C⁻³ impresso no coeficiente é dimensionalmente inadequado; um coeficiente de dilatação volumétrica tem unidade °C⁻¹.
Q13
Termologia — Energia — Reservas energéticas
Dois marinheiros escaparam de um naufrágio. Um muito gordo de 1,80 m com 140 kg e outro de 1,70 m com 68 kg. Os marinheiros já sabiam de uma ilha localizada em torno de 30 milhas marítimas (1 mi = 1852 m). Ambos nadavam muito bem. Diante dessa situação eles terão que nadar e boiar de modo a descansar até possivelmente chegarem em vida na ilha. Desconsiderando qualquer perigo de ataque de tubarão ou outra fera do mar e sabendo que eles não levavam consigo suprimentos. Qual tem mais possibilidade de chegar à ilha sem apresentar problemas de saúde?
A)O magro por ser mais leve.
B)O gordo por ser mais forte.
C)O magro por gastar menos energia.
D)O gordo por gastar menos energia
E)O gordo por ter mais energia disponível.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
E
Resolução comentada
A alternativa esperada pelo modelo simplificado é E: maior reserva de gordura pode representar mais energia química disponível durante um período sem alimento. Contudo, massa e altura não permitem concluir quem sobreviverá ou chegará sem problemas de saúde; composição corporal, condição física, água, temperatura e outros fatores não foram fornecidos. A resposta do preliminar é preservada com essa limitação explícita.
Um objeto parado emite som, no ar, que se propaga com a mesma frequência para qualquer direção. Já no caso em movimento o som emitido é percebido por quem está à frente da fonte uma frequência mais alta e que está atrás percebe um som com menor frequência (No caso de observações astronômicas de galáxias se aproximando e outras se afastando). Os astrônomos e astrofísicos sabem disso pela cor o que chamamos de tendência para o vermelho ou tendência para o azul. O espectro de luz visível vai de 400 THz, extremo do vermelho, a 750 THz, extremo do violeta. Para saber se a galáxia se afasta ou se aproxima, o que o observador vê?
A)Quando a luz tende para o vermelho a galáxia se aproxima.
B)Quando a luz tende para o azul a galáxia se afasta.
C)Quando a luz tende para o vermelho a galáxia está parada
D)Quando a luz tende para o azul a galáxia está parada
E)Quando a luz tende para o vermelho a galáxia está se afastando e quando tende para o azul está se aproximando.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
E
Resolução comentada
Para movimento relativo radial, o afastamento desloca as linhas espectrais para frequências menores e comprimentos de onda maiores, em direção ao vermelho. A aproximação produz deslocamento para o azul. Alternativa E. Em escalas cosmológicas, o redshift também envolve a expansão do espaço, além da analogia cinemática usada no enunciado.
Q15
Óptica — Refração — Miragem inferior
Uma pessoa caminhando no asfalto, em um dia ensolarado, ver de longe o “reflexo” de arvores e outros objetos que ficam próximo do asfalto e dá a ideia de que há uma poça d’água. No entanto à medida que se aproxima do local não se ver água mas, continua se vendo em um local distante o “reflexo” de outros objetos e outras árvores. O que explica esse fenômeno?
A)A reflexão no asfalto só é possível de longe.
B)O Sol muito quente esquenta o asfalto e por isso ele faz o ar próximo dele ficar rarefeito e a luz que incide em certo ângulo sofre refrações consecutivas fazendo o fenômeno parecer uma reflexão.
C)Isso não passa de uma ilusão de óptica.
D)Com o Sol muito quente a cabeça da pessoa passa a ver coisas que não existe.
E)Nenhuma resposta está correta.
Gabarito preliminar — URCA 2020.1
B
Resolução comentada
O asfalto aquece o ar próximo ao solo e cria um gradiente de temperatura e índice de refração. A luz se curva ao atravessar essas camadas, formando uma miragem inferior que pode parecer uma reflexão em água. Alternativa B. Não há uma poça real nem reflexão especular produzida pela superfície do asfalto.
