UVA · 2022.1 — Questões de Física com gabarito e resolução
Universidade Estadual Vale do Acaraú
Vestibular 2022.1 · Conhecimentos Gerais e Específicos.
Fonte: transcrição fiel da prova fornecida. Gabarito conforme documento oficial definitivo da UVA, emitido em 18/02/2022. Consultar gabarito oficial.
Q37
Fundamentos da Física — Grandezas Físicas — Conversão de Unidades
Em média, uma pessoa com $6\text{ litros}$ de sangue, tem $1{,}2\times10^3\text{ mg}$ de colesterol por litro de sangue. Deste modo, em média, a massa de colesterol, em quilogramas, que haverá no sangue de um indivíduo destes, é de:
A)$1{,}2\times10^{-3}\text{ kg}$
B)$3{,}6\times10^{-6}\text{ kg}$
C)$4{,}8\times10^{-8}\text{ kg}$
D)$7{,}2\times10^{-3}\text{ kg}$
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
A massa total de colesterol é $m=6\cdot1{,}2\times10^3=7{,}2\times10^3\text{ mg}$.
Como $1\text{ mg}=10^{-6}\text{ kg}$, temos $7{,}2\times10^3\text{ mg}=7{,}2\times10^{-3}\text{ kg}$.
Alternativa D.
Q38
Mecânica — Cinemática — Conversão de Velocidade
Na década de 90 do século passado, em um voo do avião de passageiros supersônico Concorde, é informado que o avião está se deslocando a $2.160\text{ km/h}$. Uma das passageiras faz um cálculo para descobrir a quantos metros ela está se deslocando por minuto. A resposta que ela deve obter é?
A)$36{,}00\text{ m}$
B)$720{,}00\text{ m}$
C)$7.200{,}00\text{ m}$
D)$36.000{,}00\text{ m}$
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
$2.160\text{ km/h}=2.160.000\text{ m/h}$.
Como $1\text{ h}=60\text{ min}$, a distância percorrida em um minuto é $\dfrac{2.160.000}{60}=36.000\text{ m}$.
Alternativa D.
Q39
Mecânica — Cinemática — Lançamento Oblíquo
Em uma partida de futebol o jogador com a posse de bola, percebe que o goleiro adversário está bem adiantado em relação à trave do gol e faz um chute, em direção a esta, a partir do piso do gramado. Nestas condições, sobre o movimento da bola, após o chute é mais correto afirmar que:
A)a queda da bola dependerá da sua velocidade horizontal.
B)a queda da bola ocorre quando ela perde totalmente uma parte de sua velocidade.
C)a bola cai quando ela não tem mais velocidade horizontal.
D)a bola não vai cair.
Gabarito oficial definitivo:
B
Resolução
No lançamento oblíquo, a velocidade pode ser decomposta em uma componente horizontal e outra vertical.
Desprezando a resistência do ar, a componente horizontal permanece constante, enquanto a componente vertical diminui durante a subida até se anular no ponto mais alto. A partir daí, a componente vertical muda de sentido e a bola passa a descer.
Por isso, a alternativa pretendida pela prova é a que associa o início da descida à perda da componente vertical para cima.
Alternativa B, conforme o gabarito oficial.
Q40
Mecânica — Dinâmica — Massa e Peso
Nos textos educacionais científicos e técnicos, a massa e o peso de um objeto qualquer, nunca são expressos na mesma unidade, pois:
A)massa é uma propriedade da matéria e peso é uma força.
B)massa é usada no Brasil e peso é usado nos Estados Unidos da América do Norte.
C)massa é uma força e peso é uma propriedade da matéria.
D)massa mede-se em uma balança e peso em um dinamômetro.
Gabarito oficial definitivo:
A
Resolução
Massa e peso são grandezas físicas diferentes. A massa caracteriza o corpo e, no SI, é medida em $\text{kg}$.
O peso é a força gravitacional sobre o corpo: $P=mg$, sendo medido em $\text{N}$.
Alternativa A.
Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia Cinética
Em uma série de testes de segurança, vários exemplares de um veículo são dirigidos de forma remota, para um impacto frontal contra uma parede de concreto, um de cada vez, de modo que a velocidade de impacto no último teste é o dobro da velocidade de impacto do primeiro teste. Neste caso, é correto afirmar que, em relação ao exemplar do primeiro teste, a energia cinética absorvida pela carroceria do exemplar no último teste é:
A)duplicada.
B)triplicada.
C)quadruplicada.
D)quintuplicada.
Gabarito oficial definitivo:
C
Resolução
A energia cinética é $E_c=\dfrac{mv^2}{2}$.
Se a velocidade dobra, $v_2=2v_1$, então $E_{c2}=\dfrac{m(2v_1)^2}{2}=4E_{c1}$.
Alternativa C.
Q42
Ondas — Movimento Periódico — Frequência e Período
Uma câmera de alta velocidade registra o bater de asas de uma borboleta. No estudo da filmagem um pesquisador verifica que, enquanto se alimenta, esta borboleta completa um ciclo do bater das asas em $0{,}5\text{ segundos}$. Neste caso, a sua frequência do bater das asas durante a alimentação é de:
A)$0{,}5\text{ Hz}$
B)$1{,}5\text{ Hz}$
C)$2{,}0\text{ Hz}$
D)$5{,}0\text{ Hz}$
Gabarito oficial definitivo:
C
Resolução
O período é $T=0{,}5\text{ s}$.
A frequência é $f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{0{,}5}=2{,}0\text{ Hz}$.
Alternativa C.
Q43
Ondas — Ondas Eletromagnéticas — Velocidade no Vácuo
Se fizermos um experimento para comparar a velocidade da luz visível com a velocidade das micro-ondas no vácuo, observaremos que:
A)a velocidade da luz visível é menor que a velocidade das micro-ondas.
B)a velocidade da luz visível é maior que a velocidade das micro-ondas.
C)a velocidade da luz visível varia aleatoriamente em relação à velocidade das micro-ondas.
D)a velocidade da luz visível é igual à velocidade das micro-ondas.
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
Luz visível e micro-ondas pertencem ao espectro eletromagnético.
No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas propagam-se com a mesma velocidade, $c\approx3{,}0\times10^8\text{ m/s}$.
Alternativa D.
Q44
Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de Energia Elétrica
Em uma residência temos uma TV, com potência de $250\text{ watts}$ que funciona diariamente durante uma hora e um forno elétrico, com potência de $1.200\text{ watts}$, que funciona por $10\text{ minutos}$, todos os dias. Nestas condições, sobre o consumo de energia destes aparelhos podemos dizer que:
A)a TV consome mais energia.
B)o forno elétrico consome mais energia.
C)ambos consomem a mesma quantidade de energia.
D)é impossível dizer.
Gabarito oficial definitivo:
A
Resolução
Para a TV: $E_{TV}=250\text{ W}\cdot1\text{ h}=250\text{ Wh}$.
Para o forno: $10\text{ min}=\dfrac{1}{6}\text{ h}$, então $E_F=1.200\text{ W}\cdot\dfrac{1}{6}\text{ h}=200\text{ Wh}$.
Como $250\text{ Wh}>200\text{ Wh}$, a TV consome mais energia no intervalo considerado.
Alternativa A.
Q11
Física Moderna — Física Atômica — Escala Nanométrica
Em um diamante a distância entre os seus átomos de carbono é de $0{,}154\text{ nanômetros}$. Deste modo, ao longo da medida de um milímetro da largura de uma placa de diamante, poderão existir, aproximadamente, quantos átomos de carbono?
A)$6{,}5\times10^6$ átomos.
B)$1{,}3\times10^7$ átomos.
C)$2{,}6\times10^7$ átomos.
D)$5{,}2\times10^7$ átomos.
Gabarito oficial definitivo:
A
Resolução
$1\text{ mm}=10^{-3}\text{ m}$ e $0{,}154\text{ nm}=0{,}154\times10^{-9}\text{ m}$.
Um barco a motor tem uma velocidade máxima de $12\text{ km/h}$. Ele usa esta velocidade máxima para atravessar um rio, de modo a seguir uma trajetória reta ao longo da largura deste, para chegar no atracadouro na margem oposta. A correnteza do rio tem uma velocidade constante de $6\text{ km/h}$. Deste modo a velocidade do barco ao longo da largura do rio é:
A)$3\sqrt3\text{ km/h}$
B)$4\sqrt3\text{ km/h}$
C)$6\sqrt3\text{ km/h}$
D)$8\sqrt3\text{ km/h}$
Gabarito oficial definitivo:
C
Resolução
Para que o barco siga uma trajetória reta ao longo da largura do rio, sua componente de velocidade contra a correnteza deve cancelar os $6\text{ km/h}$ da água.
Como o módulo da velocidade própria do barco é $12\text{ km/h}$, a componente transversal $v$ satisfaz $12^2=v^2+6^2$.
Eletricidade — Eletrostática — Força Elétrica em Carga
Em um laboratório, onde a aceleração da gravidade é $g$, no interior de uma câmara onde foi feito vácuo, uma partícula de massa $m$, carregada negativamente, foi isolada e é aplicada sobre ela uma força elétrica, de baixo para cima, igual a $25$ vezes o peso $(P)$ desta partícula. Nesta situação a aceleração vertical sofrida, por esta partícula, em múltiplos de $g$, é:
A)$10g$.
B)$12g$.
C)$15g$.
D)$24g$.
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
A força elétrica vale $F_e=25P=25mg$ e atua para cima. O peso $P=mg$ atua para baixo.
A força resultante é $F_R=25mg-mg=24mg$.
Como $F_R=ma$, resulta $a=24g$.
Alternativa D.
Q14
Mecânica — Dinâmica — Frenagem
Um motorista tem um tempo de reação de $0{,}7\text{ s}$. Ele dirige um veículo que se desloca a $72\text{ km/h}$ e sabe-se que, neste veículo o uso dos freios proporciona uma força de frenagem igual a três quartos do seu peso $(P)$. Nestas circunstâncias o valor aproximado do espaço percorrido, em linha reta, a partir do momento em que o motorista percebe um obstáculo na pista, à frente dele é: (Considere $g=10\text{ m/s}^2$).
A)$26{,}7\text{ m}$.
B)$36{,}8\text{ m}$.
C)$40{,}7\text{ m}$.
D)$48{,}8\text{ m}$.
Gabarito oficial definitivo:
C
Resolução
$72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$. Durante o tempo de reação, o veículo percorre $d_r=20\cdot0{,}7=14\text{ m}$.
A força de frenagem vale $\dfrac34mg$, portanto a desaceleração tem módulo $a=\dfrac34g=7{,}5\text{ m/s}^2$.
Na frenagem, $0=20^2-2\cdot7{,}5\cdot d_f$, então $d_f=\dfrac{400}{15}\approx26{,}7\text{ m}$.
A distância total é $d=14+26{,}7\approx40{,}7\text{ m}$.
Alternativa C.
Q15
Mecânica — Trabalho e Energia — Sistema Massa-Mola
Um tijolo de $5\text{ quilogramas}$ cai de uma altura de $10\text{ metros}$, diretamente sobre uma extremidade de uma mola, que se encontra ereta. Esta mola possui uma constante elástica de $16.000\text{ N/m}$. Levando em conta estas condições e desprezando a resistência do ar, qual será a compressão total, sofrida por esta mola. (Considere $g=10\text{ m/s}^2$)
A)$0{,}25\text{ m}$.
B)$0{,}50\text{ m}$.
C)$1{,}00\text{ m}$.
D)$1{,}25\text{ m}$.
Gabarito oficial definitivo:
A
Resolução
Na compressão máxima, a velocidade é nula. Tomando como referência o topo da mola sem deformação, o tijolo perde energia potencial gravitacional correspondente à descida total $10+x$.
$mg(10+x)=\dfrac{kx^2}{2}$.
Com $m=5\text{ kg}$, $g=10\text{ m/s}^2$ e $k=16.000\text{ N/m}$: $50(10+x)=8.000x^2$.
A raiz física é $x\approx0{,}253\text{ m}$, aproximadamente $0{,}25\text{ m}$.
Alternativa A.
Q16
Termologia — Calorimetria — Calor Sensível
Uma garrafa com meio quilograma de água fria a $10^\circ\text{C}$, se aquece quando deixada ao ar livre. Depois de meia hora, a água passa a ter a temperatura de $30^\circ\text{C}$. A energia que a água desta garrafa recebeu do ambiente, neste intervalo de tempo, foi de: (considere o calor específico da água igual a $4.186\text{ J/(kg}\cdot\text{K)}$)
A)$41{,}86\text{ J}$.
B)$418{,}60\text{ J}$.
C)$4.186{,}00\text{ J}$.
D)$41.186{,}00\text{ J}$.
Questão anulada: o gabarito oficial definitivo da UVA registra N para a Q16. Pela aplicação direta de $Q=mc\Delta T$ aos dados impressos, obtém-se $41.860\text{ J}$, enquanto a alternativa D imprime $41.186\text{ J}$; a anulação oficial é preservada.
Gabarito oficial definitivo:
ANULADA
Resolução
Usando $c=4.186\text{ J/(kg}\cdot\text{K)}$ no sentido usual brasileiro de $4.186=4186$, temos $m=0{,}5\text{ kg}$ e $\Delta T=20\text{ K}$.
Esse resultado é próximo da ordem de grandeza da alternativa D, mas não coincide com o valor impresso $41.186\text{ J}$.
A questão foi anulada no gabarito oficial definitivo (N).
Q17
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistores em Paralelo
Em uma residência um aparelho de TV, uma lâmpada de teto e um ferro de passar roupa, são ligados em paralelo. Eles possuem resistências internas, respectivamente de $6{,}00\ \Omega$, $9{,}00\ \Omega$ e $18{,}00\ \Omega$. Se a voltagem em seus terminais é de $210\text{ volts}$, a corrente total no circuito, compreendido por estes eletrodomésticos será de:
A)$55{,}0\text{ A}$.
B)$60{,}0\text{ A}$.
C)$65{,}0\text{ A}$.
D)$70{,}0\text{ A}$.
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
Em paralelo, todos os aparelhos estão submetidos a $210\text{ V}$.
As correntes são $I_1=210/6=35\text{ A}$, $I_2=210/9\approx23{,}33\text{ A}$ e $I_3=210/18\approx11{,}67\text{ A}$.
Logo, $I_T=35+23{,}33+11{,}67=70\text{ A}$.
Alternativa D.
Q18
Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de Energia Elétrica
Em uma loja uma lâmpada de $100\text{ watts}$ foi deixada ligada, em um depósito, durante um final de semana prolongado, acabando por ficar ligada durante $72\text{ horas}$. Se o preço do quilowatt-hora é de $\text{R}\$\ 2{,}50$, este esquecimento custou, para a loja, o valor de:
A)$\text{R}\$\ 9{,}00$.
B)$\text{R}\$\ 12{,}00$.
C)$\text{R}\$\ 16{,}00$.
D)$\text{R}\$\ 18{,}00$.
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
$100\text{ W}=0{,}1\text{ kW}$.
O consumo é $E=0{,}1\cdot72=7{,}2\text{ kWh}$.
O custo é $7{,}2\cdot\text{R}\$\ 2{,}50=\text{R}\$\ 18{,}00$.
Alternativa D.
Q19
Eletricidade — Eletrostática — Trabalho da Força Elétrica
Em um acelerador de partículas, um elétron é acelerado de um terminal para outro. Os dois terminais são separados pela diferença de potencial de $3\times10^6\text{ volts}$. Nestas condições, das opções abaixo, aquela que corresponde ao módulo do trabalho realizado é: (considere a carga elétrica elementar do elétron como sendo $e=-1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$)
A)$4{,}8\times10^{-13}\text{ J}$.
B)$2{,}4\times10^{-13}\text{ J}$.
C)$1{,}2\times10^{-13}\text{ J}$.
D)$0{,}6\times10^{-13}\text{ J}$.
Gabarito oficial definitivo:
A
Resolução
Como a questão pede o módulo, usamos $|W|=|q|\Delta V$.
Um olho humano normal consegue definir bem um objeto a até $25\text{ cm}$ de distância. Uma jovem observa uma flor via uma lupa, composta de uma lente convexa de $4{,}5\text{ cm}$ de distância focal. Nestas condições a resposta que corresponde a onde, em relação ao olho, a flor deve ser colocada de modo que se obtenha uma imagem bem definida da mesma, será aproximadamente de:
A)$1{,}51\text{ cm}$.
B)$2{,}42\text{ cm}$.
C)$2{,}72\text{ cm}$.
D)$3{,}81\text{ cm}$.
Gabarito oficial definitivo:
D
Resolução
Para máxima ampliação com imagem nítida no ponto próximo, a imagem virtual deve estar a $25\text{ cm}$ do olho. Assim, adotamos $q=-25\text{ cm}$ e $f=4{,}5\text{ cm}$.
Pela equação das lentes, $\dfrac1f=\dfrac1p+\dfrac1q$.
Logo, $\dfrac1p=\dfrac1{4{,}5}+\dfrac1{25}$, de onde $p\approx3{,}81\text{ cm}$.