UVA 2023.1 — Física com Gabarito e Resolução

Q37

Ondas — Acústica — Propagação do som

Em uma tempestade você vê um relâmpago e 6,00 segundos depois ouve o som do trovão, sabendo que a velocidade do som no ar é de cerca de 340,0 m/s, a distância, aproximada deste relâmpago é de:

A)0,34 km

B)0,72 km

C)1,34 km

D)2,04 km

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

Desprezando o tempo de propagação da luz, $d=vt=340\cdot6=2040$ m, ou 2,04 km.

Gabarito oficial: alternativa D.

Q38

Mecânica — Hidrostática — Pressão e empuxo

Um objeto oco, de densidade relativa d, flutua, totalmente mergulhado, em um líquido de densidade d′. Nestas condições podemos afirmar que:

A)d = d′

B)d < d′

C)d > d′

D)N.D.A.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

Em equilíbrio totalmente submerso, $\rho_{obj}Vg=\rho_{liq}Vg$, logo as densidades médias são iguais. Para objeto oco, considera-se o volume externo, incluindo a cavidade.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q39

Termologia — Termodinâmica — Primeira lei

Em uma câmara termicamente isolada, um gás perfeito sofre uma expansão adiabática. Neste caso a temperatura do gás.

A)Aumenta.

B)Fica constante.

C)Diminui.

D)N.D.A.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

Não há troca de calor: $Q=0$. O gás realiza trabalho positivo e $\Delta U=-W<0$. Como a energia interna de gás ideal depende da temperatura, ela diminui.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q40

Termologia — Calorimetria — Mudanças de fase

Uma pequena barra de cobre de massa 0,5 gramas, faz parte de um dispositivo de segurança da rede elétrica. Ela derrete em um dado momento, neste caso qual foi o calor mínimo necessário que ela dissipou para isso ocorrer. Dado (calor latente de fusão do cobre é L꜀ = 50,6 cal/g)

A)15,3 cal

B)20,3 cal

C)25,3 cal

D)30,3 cal

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

O calor apenas para a mudança de fase é $Q=mL=0{,}5\cdot50{,}6=25{,}3$ cal. Eventual aquecimento até a temperatura de fusão exigiria calor adicional.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q41

Termologia — Calorimetria — Calor sensível

Um Frasco de Dewar, popularmente conhecido como garrafa térmica, evita a perda de energia térmica de um líquido aquecido, em seu interior por irradiação, convecção e transmissão. No caso da irradiação, a perda de energia térmica, é evitada por:

A)pelo vácuo entre as paredes do recipiente.

B)pela parede espelhada do interior do frasco.

C)pela baixa condutividade térmica do material de que é feito o frasco.

D)pelo fato da tampa da garrafa estar fechada.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

As superfícies espelhadas reduzem absorção e emissão da radiação térmica. O vácuo entre paredes reduz principalmente condução e convecção.

Gabarito oficial: alternativa B.

Q42

Eletromagnetismo — Força magnética — Campo e força magnética

No experimento de Oersted uma bússola é colocada próxima e acima de um fio condutor, de tal forma que sua extensão está paralela ao fio. Quando fazemos uma corrente fluir no fio, sobre o comportamento da bússola é mais correto dizer que:

A)A bússola gira sem parar.

B)A bússola gira de 45 graus e para.

C)A bússola gira de 90 graus e para.

D)Nada acontece.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

O campo do fio circula ao seu redor e, acima dele, é perpendicular ao fio. A alternativa C prevê giro de 90° para alinhar a bússola com esse campo, no modelo que despreza a influência do campo terrestre diante do campo do fio.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q43

Óptica — Refração — Refração

Um aquário tem 20 cm de profundidade e está cheio de água, mas observando a sua superfície ele parece ser bem mais raso. Isso ocorre por conta da:

A)difração da luz.

B)interferência da luz.

C)refração da luz.

D)reflexão da luz.

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Resolução comentada

A refração na passagem água–ar faz os raios emergirem com direção diferente, criando uma imagem aparente mais próxima da superfície.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q44

Ondas — Conceitos básicos — Velocidade e frequência

Na figura abaixo, o comprimento da onda periódica quadrada é:

Três ciclos de uma onda quadrada ocupam 60,0 cm.

A)10,0 cm

B)15,0 cm

C)20,0 cm

D)30,0 cm

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

O trecho indicado contém três períodos espaciais completos. Logo, $\lambda=60/3=20$ cm.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q11

Mecânica — Cinemática — Movimento uniformemente variado

Durante a tomada de dados de aceleração em um teste de um novo sistema de marchas, foi construída a seguinte tabela para um automóvel, com pneus de aros tamanho 15 e massa de 1.273,00 kg. Com os dados fornecidos podemos dizer que a aceleração escalar média deste automóvel, neste teste, entre os instantes t = 1 s e t = 5 s é:

T (s)	0,0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
V (m/s)	2,0	4,0	7,0	9,0	12,0	16,0

A)2,0 m/s²

B)3,0 m/s²

C)4,0 m/s²

D)6,0 m/s²

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

Na tabela, $v(1)=4$ m/s e $v(5)=16$ m/s. Portanto, $a_m=(16-4)/(5-1)=3$ m/s². Os valores intermediários não entram nesse cálculo.

Gabarito oficial: alternativa B.

Q12

Mecânica — Cinemática — Lançamento de projéteis

Um teste é realizado com um novo sistema de lançamento cinético de satélites, com o lançamento de uma carga, na vertical, para cima com velocidade inicial de 400 m/s. Nestas condições e não levando em conta a resistência do ar, a altura teórica que esta carga atingiria, lançada a partir da superfície da Terra, é: (Considere g = 10,0 m/s²)

A)4,0 km

B)6,0 km

C)8,0 km

D)10,0 km

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

No topo, $v=0$. Por Torricelli, $h=v_0^2/(2g)=400^2/20=8000$ m, ou 8 km.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q13

Mecânica — Dinâmica — Atrito

No projeto de uma pista oval de corrida, qual deve ser, aproximadamente, o ângulo mínimo de inclinação em uma curva de raio 100 m, que possa conter sem derrapar, um automóvel de passeio, que se desloca à velocidade de 144,0 km/h, no ponto de maior inclinação desta curva? Sabe-se que o coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto da pista é 0,36. (Considere g = 10,0 m/s²e tg 50º=1,19, tg 58º 1,6, tg 60º=1,73, tg 88º=2,47 )

A)50°

B)58°

C)60°

D)68°

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

Atenção à interpretação e às ressalvas do enunciado.

A velocidade é 40 m/s. Desprezando atrito, $\tan\theta=v^2/(Rg)=1{,}6$, dando 58°, alternativa B oficial. Entretanto, incluindo o atrito informado, o limite mínimo é $\tan\theta_{min}=(1{,}6-0{,}36)/(1+1{,}6\cdot0{,}36)\approx0{,}787$, ou cerca de 38°. O gabarito usa o modelo sem atrito e não corresponde ao mínimo com todos os dados do enunciado.

Gabarito oficial: alternativa B.

Q14

Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho e potência

Um paraquedas, para pequenos aviões é acionado e faz uma aeronave descer com uma velocidade constante de 5,0 m/s. O conjunto paraquedas, avião e passageiros tem uma massa total de 6.500 kg. Sabendo que a aceleração local da gravidade é de 10,0 m/s², a potência dissipada pela resistência do ar é de:

A)$6{,}5\times10^4$ W

B)$1{,}35\times10^5$ W

C)$2{,}65\times10^5$ W

D)$3{,}25\times10^5$ W

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Resolução comentada

A resistência equilibra o peso: $F=mg=65000$ N. O módulo da potência dissipada é $P=Fv=65000\cdot5=3{,}25\times10^5$ W.

Gabarito oficial: alternativa D.

Q15

Termologia — Gases — Equação de estado

Na pressão de uma atmosfera, um balão cheio de ar, de volume 4,0 m³, é mergulhado em um lago em que a temperatura é a mesma a qualquer profundidade, até 30,0 m. Considerando que a aceleração local da gravidade é de 10,0 m/s², que a pressão da atmosfera é de $10^5$ Pa e que a densidade da água deste lago é de $10^3$ kg/m³, o volume que o balão ficará nesta profundidade é:

A)4,0 m³

B)2,0 m³

C)1,0 m³

D)0,5 m³

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

A pressão absoluta passa a $P=10^5+1000\cdot10\cdot30=4\times10^5$ Pa. Pela lei de Boyle, $V_f=P_iV_i/P_f=1$ m³.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q16

Termologia — Termodinâmica — Máquinas térmicas

Uma turbina a vapor funciona entre as temperaturas de 930 °C e 30 °C. Se esta turbina fosse uma máquina reversível, o rendimento máximo teórico seria de aproximadamente:

A)0,75

B)0,65

C)0,55

D)0,45

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Resolução comentada

Use temperaturas absolutas: $\eta=1-303/1203\approx0{,}748$, aproximadamente 0,75 ou 75%.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q17

Ondas — Conceitos básicos — Velocidade e frequência

Uma fonte produz, em uma corda, um movimento vibratório do tipo senoidal, Esta fonte tem uma frequência de 200 mHz e amplitude a = 5 mm, as ondas produzidas se propagam, sem perdas de energia, nesta corda. Nestas condições o período das ondas que se propagam nesta corda é:

A)1,0 s

B)3,0 s

C)5,0 s

D)7,0 s

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

O prefixo mili vale $10^{-3}$, portanto $f=0{,}2$ Hz e $T=1/f=5$ s.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q18

Eletricidade — Eletrodinâmica — Lei de Ohm

Na falta de uma certa liga metálica de resistividade ρ, uma outra liga metálica de resistividade ρ′ tem que ser usada para montar a resistência de um aparelho. Sabe-se que ρ′ = 2ρ. Na montagem, o comprimento é restrito ao da liga metálica original, mas a área de secção transversal pode ser modificada. Neste caso a relação entre a área da liga metálica original A, e a da nova liga metálica A′ de modo que esta caiba no espaço pretendido é de:

A)A′ = A/2

B)A′ = 2A

C)A′ = 4A

D)A′ = 8A

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Resolução comentada

$R=\rho L/A$. Para manter R e L, a área deve acompanhar a resistividade: $A'=2A$.

Gabarito oficial: alternativa B.

Q19

Eletricidade — Eletrostática — Capacitores

No desenvolvimento de um sensor, um capacitor de 3,0 nF é ligado a uma fonte de 6,0 V, para produzir a transferência de carga útil para ativar um aviso de segurança. Neste caso a carga Q transferida entre as placas deste capacitor para que o sensor funcione corretamente é:

A)2,0 nC.

B)9,0 nC.

C)12,0 nC.

D)18,0 nC.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

A carga armazenada em um capacitor é $Q=CU=3{,}0\ \text{nF}\cdot6{,}0\ \text{V}=18{,}0\ \text{nC}$.

Alternativa correta: D

Q20

Óptica — Lentes — Lentes

Uma flor se encontra a 20,0 cm de uma lente biconvexa de 15 dioptrias. A imagem da flor, formada por esta lente é:

A)real e invertida.

B)virtual e invertida.

C)real e direita.

D)virtual e direita.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2023.1

Resolução comentada

$f=1/15$ m, ou 6,67 cm. O objeto está além de $2f=13{,}33$ cm. A imagem é real, invertida e menor.

Gabarito oficial: alternativa A.