UVA 2024.1 — Física com Gabarito e Resolução

Q37

Termologia — Calorimetria — Calor sensível

Imagine a seguinte situação no laboratório de Física da Universidade Estadual Vale do Acaraú (UVA). Um estudante está realizando um experimento para determinar a capacidade calorífica de um bloco de metal desconhecido. O laboratório está equipado com um calorímetro e termômetros precisos. O estudante inicia o experimento aquecendo o bloco de metal a uma temperatura inicial Tₘ maior que a temperatura inicial da água Ta no calorímetro. Considere as afirmativas, verificando a situação no laboratório da UVA: I. Durante o aquecimento do metal, o calor flui do metal para a água no calorímetro. II. Na fase de resfriamento da mistura, a água libera calor para o metal. III. O equilíbrio térmico implica que há uma troca líquida de calor entre o metal e a água. Diante disso, assinale uma das alternativas.

A)I e II estão corretas.

B)I e III estão corretas.

C)Todas estão corretas.

D)Somente a I está correta.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

Durante o contato, o metal cede calor e a água recebe calor até o equilíbrio. Apenas a afirmação I expressa esse sentido corretamente. No equilíbrio não há fluxo líquido de calor entre os corpos; o metal não passa a receber calor da água nas condições descritas.

Gabarito oficial: alternativa D.

Q38

Termologia — Termodinâmica — Primeira lei

Considere um sistema termodinâmico que realiza um processo adiabático. Durante O processo, as quantidades de trabalho realizado (W) pelo sistema são as seguintes: I. Na Etapa 1, o sistema realiza um trabalho de -200 Joules. II. Na Etapa 2, o sistema realiza um trabalho de +15 Joules. III. Na Etapa 3, o sistema realiza um trabalho de —25 Joules. De acordo com a primeira lei da termodinâmica em um processo adiabático, qual é a variação total de energia interna (ΔUₜₒₜₐₗ) para o sistema durante todo o processo?

A)+20 Joules.

B)−20 Joules.

C)−10 Joules.

D)+10 Joules.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

ANULADA

Resolução comentada

Questão anulada pela UVA.

$W_{total}=-200+15-25=-210$ J. Como $Q=0$, a primeira lei dá $\Delta U=-W=+210$ J. Esse valor não aparece entre as alternativas. O gabarito definitivo anulou a questão.

Questão anulada no gabarito definitivo.

Q39

Termologia — Termodinâmica — Primeira lei

Considere um ciclo de Carnot operando entre duas fontes de temperatura, T₁ e T₂, com T₁ > T₂. As etapas do ciclo estão apresentadas na figura a seguir, onde Q representa o calor trocado e W representa o trabalho realizado.

Etapa do ciclo	Processo	Q (Joules)	W (Joules)
1	Adiabático	?	+400
2	Isotérmico	+1200	?
3	Adiabático	?	−400
4	Isotérmico	−800	?

Com base nas informações fornecidas e nos princípios do ciclo de Carnot, marque a alternativa que dá o valor do trabalho W na Etapa 2 do ciclo.

A)−400 Joules.

B)−1200 Joules.

C)+1200 Joules.

D)+400 Joules.

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Resolução comentada

Na isotérmica de gás ideal, $\Delta U=0$. Logo, $W=Q=1200$ J.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q40

Ondulatória — Ondas — Velocidade e frequência

Você, como geofísico responsável por estudar a atividade sísmica na região de Sobral, Ceará, onde ocorreram vários abalos sísmicos nos últimos anos, decide investigar as características das ondas sísmicas registradas na área para compreender melhor os padrões geológicos. Durante o estudo das ondas sísmicas em Sobral, qual afirmação sobre as ondas sísmicas longitudinais (ondas P) e transversais (ondas S) é correta?

A)Ondas sísmicas longitudinais têm oscilações na mesma direção da propagação, enquanto ondas sísmicas transversais têm oscilações perpendiculares.

B)Ondas sísmicas transversais são caracterizadas pelo deslocamento vertical das partículas do solo na mesma direção da propagação da onda, enquanto ondas sísmicas longitudinais têm deslocamento horizontal.

C)Ambos os tipos de ondas sísmicas são idênticos em termos de direção de oscilação das partículas do solo.

D)Ondas sísmicas transversais ocorrem apenas em meios sólidos, enquanto ondas sísmicas longitudinais ocorrem apenas em meios líquidos e gasosos.

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Resolução comentada

Ondas P são longitudinais: a vibração é paralela à propagação. Ondas S são transversais: a vibração é perpendicular à propagação.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q41

Óptica — Óptica geométrica — Espelhos

Durante o Renascimento, Arquimedes, o renomado matemático, físico e engenheiro grego, explorou a criação de instrumentos óticos. Ele, por exemplo, construiu um espelho parabólico para concentrar a luz solar. O espelho parabólico possui um raio de 20 centímetros. Se um raio de luz solar incide paralelamente ao eixo de simetria do espelho parabólico, qual será aproximadamente a distância focal do espelho?

A)10 centímetros.

B)15 centímetros.

C)20 centímetros.

D)25 centímetros.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

Atenção à interpretação e às ressalvas do enunciado.

A alternativa A, 10 cm, resulta de $f=R/2$ para espelho esférico em aproximação paraxial. O texto chama o espelho de parabólico, cujo raio de abertura sozinho não determina a distância focal. Além disso, Arquimedes pertence à Antiguidade, não à Renascença. Preservamos A como gabarito oficial e registramos essas imprecisões do enunciado.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q42

Óptica — Óptica geométrica — Refração

Ao realizar um experimento com um prisma de Newton, você mede o ângulo de desvio para diferentes cores do espectro visível. As medidas obtidas são as seguintes:

Ângulo de desvio para o vermelho: 30°
Ângulo de desvio para o amarelo: 42°
Ângulo de desvio para o verde: 50°
Ângulo de desvio para o azul: 55°

Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é $3{,}00\times10^8$ m/s e que o índice de refração da cor azul é nₐ𝓏ᵤₗ = 1,52, quais são os valores do desvio angular médio para as cores do espectro visível e da velocidade da luz no material do prisma para a luz azul, respectivamente?

A)48,5° e $1{,}62\times10^8$ m/s

B)44,25° e $1{,}8\times10^8$ m/s

C)48,5° e $1{,}44\times10^8$ m/s

D)44,25° e $1{,}97\times10^8$ m/s

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

A média aritmética é $(30+42+50+55)/4=44{,}25^\circ$. Pela definição de índice, $v=c/n=(3\times10^8)/1{,}52\approx1{,}97\times10^8$ m/s. Os dois resultados correspondem à alternativa D.

Gabarito oficial: alternativa D.

Q43

Ondulatória — Ondas — Velocidade e frequência

Imagine-se à beira do rio Acaraú, um importante curso d'água no estado do Ceará. As águas tranquilas do rio proporcionam um ambiente propício para explorar as propriedades das ondas geradas. Verifique as afirmativas: I. O que determina a altura máxima de uma onda formada no Rio Acaraú, conhecida como amplitude, é a sua profundidade. II. A distância entre duas cristas adjacentes de uma onda é inversamente proporcional à frequência. III. Se alguém aumentar a frequência das ondas no Rio Acaraú, a energia total das ondas no rio será reduzida. É correto afirmar sobre as afirmativas anteriormente que:

A)I e II estão corretas.

B)I e III estão corretas.

C)Somente a II está correta.

D)Somente a I está correta.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

A amplitude não é a profundidade da água. Para velocidade de propagação fixa, $\lambda=v/f$ diminui quando f aumenta, tornando II verdadeira. A energia transportada não deve ser considerada menor simplesmente por aumentar a frequência mantendo as demais condições. No modelo indicado pelas alternativas, apenas II é correta.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q44

Ondulatória — Acústica — Propagação do som

Considere um experimento em que um feixe de luz e uma onda sonora são emitidos simultaneamente a partir de uma fonte em direção a um observador. Os dois fenômenos estão se propagando no ar. Se o experimento fosse realizado no vácuo, qual seria o resultado em relação à velocidade de propagação do som?

A)O som se propagaria mais rápido no vácuo do que no ar.

B)O som se propagaria mais devagar no vácuo do que no ar.

C)A velocidade do som seria a mesma no vácuo e no ar.

D)O som não se propagaria no vácuo.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

O som é uma onda mecânica e precisa de um meio material para transmitir a perturbação. No vácuo, não há esse meio.

Gabarito oficial: alternativa D.

Q11

Fundamentos da Física — Grandezas físicas — Sistema Internacional

O Sistema Internacional de Unidades (SI) utiliza o __________ como a unidade base para medir a quantidade de matéria em uma substância, representada pela quantidade de entidades elementares, como átomos ou moléculas.
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do texto.

A)Ampère.

B)Kelvin.

C)Mol.

D)Metro.

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Resolução comentada

A unidade de quantidade de matéria é o mol. Quilograma mede massa, segundo mede tempo e metro mede comprimento.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q12

Fundamentos da Física — Grandezas físicas — Conversão de unidades

Suponha que uma equipe de cientistas esteja conduzindo um experimento de longa duração que se estenderá por 6 meses. Cada mês é composto por 30 dias e, para garantir a precisão na coleta de dados, eles desejam converter a duração do experimento para segundos. Considerando que cada dia tem 24 horas, cada hora tem 60 minutos e cada minuto tem 60 segundos, A duração total do experimento em segundos é de

A)$5{,}184\times10^6$.

B)$1{,}08\times10^6$.

C)$1{,}8\times10^6$.

D)$2{,}592\times10^6$.

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ANULADA

Resolução comentada

Questão anulada pela UVA.

São $6\cdot30\cdot24\cdot3600=15552000$ s, ou $1{,}5552\times10^7$ s. O valor não aparece corretamente nas alternativas. A questão foi anulada no gabarito definitivo.

Questão anulada no gabarito definitivo.

Q13

Mecânica — Cinemática — Velocidade média

Um estudante decide ir de bicicleta para o colégio para fazer uma prova que começa às 13h. A distância entre sua casa e o colégio é de 5 km, e o estudante pedala a uma velocidade constante de 15 km/h. Considere as afirmações a seguir: 1. O tempo necessário para o estudante percorrer a distância é de 20 minutos. 2. Se a prova começa às 13h, e se o aluno sair de casa às 12h30min, não chegará atrasado. Assinale a alternativa correta:

A)Apenas a afirmação 1 é verdadeira.

B)Apenas a afirmação 2 é verdadeira.

C)Ambas as afirmações são verdadeiras.

D)Ambas as afirmações são falsas.

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Resolução comentada

$t=d/v=5/15=1/3$ h, ou 20 min. A chegada ocorre às 12h50. As duas afirmações são verdadeiras e a segunda corresponde ao tempo calculado.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q14

Mecânica — Cinemática — Movimento circular

Considere um satélite de comunicação em órbita ao redor da Terra, viajando em uma órbita circular com um raio de 5,0 km e uma velocidade constante de 10,0 m/s. Um estudante de astronomia fez os cálculos e obteve as informações do quadro a seguir:

I	Aceleração centrípeta do satélite: 0,002 m/s².
II	Período orbital do satélite: 2140 s.
III	Frequência orbital do satélite: 2,3 Hz.
IV	A distância percorrida pelo satélite em uma órbita completa é 31,4 km.

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta (Use π = 3,14).

A)O estudante acertou apenas as afirmativas I e II.

B)O estudante acertou apenas as afirmativas I e IV.

C)O estudante acertou apenas as afirmativas II e III.

D)O estudante acertou apenas as afirmativas III e IV.

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ANULADA

Resolução comentada

Questão anulada pela UVA.

Com $R=5000$ m, $a_c=v^2/R=0{,}02$ m/s², $T=2\pi R/v\approx3140$ s, $f=1/T\approx3{,}18\times10^{-4}$ Hz e $C=2\pi R\approx31{,}4$ km. Apenas a afirmação IV coincide com esses valores, combinação ausente nas alternativas. O gabarito definitivo anulou a questão.

Questão anulada no gabarito definitivo.

Q15

Mecânica — Cinemática — Movimento uniformemente variado

Considere um VLT em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) em linha reta na cidade de Sobral. O sistema de referência é escolhido de modo que o eixo do espaço (S) está ao longo de uma das principais avenidas da cidade, sendo que o sentido positivo de (S) é para o centro da cidade.
O VLT parte da posição S₀ = 20 m no instante t₀ = 0 s com uma velocidade inicial v₀ = 5 m/s. A aceleração do VLT é constante e igual a = 4 m/s².
Com base nessas informações, o tempo que o VLT levará para percorrer 270 m a partir da posição inicial será de

A)5 s.

B)10 s.

C)15 s.

D)20 s

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ANULADA

Resolução comentada

Questão anulada pela UVA.

A distância percorrida satisfaz $270=5t+2t^2$. A raiz positiva é $t=(-5+\sqrt{2185})/4\approx10{,}43$ s, sem correspondência exata nas alternativas. Se 270 m fosse a posição final, o tempo seria 10 s, mas isso seria outra condição. O gabarito definitivo anulou a questão.

Questão anulada no gabarito definitivo.

Q16

Mecânica — Cinemática — Lançamento de projéteis

O Cristo de Sobral é uma estátua monumental localizada na cidade. A estátua está posicionada no alto de uma colina, proporcionando uma vista panorâmica.

Cristo de Sobral no alto da colina. — Fonte da fotografia no caderno: Monumento, Arquitetura e Arte — Alto do Cristo, Sobral (2012).

Considerando a base do local como ponto de referência, imagine um objeto em queda livre do topo, sem resistência do ar. A aceleração devida à gravidade é aproximadamente 9,8 m/s². Com base nessas informações, quanto tempo o objeto leva para atingir o solo após ser solto?

A)$\sqrt{2H/g}$.

B)$\sqrt{H/g}$.

C)H/2.

D)H/4.

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Resolução comentada

Partindo do repouso, $H=gt^2/2$, portanto $t=\sqrt{2H/g}$.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q17

Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton

Imagine que você está em um supermercado empurrando um carrinho de compras. O carrinho possui uma massa m e está inicialmente em repouso em um corredor retilíneo. Ao começar a empurrar o carrinho, você aplica uma força horizontal constante F na alça do carrinho. Qual é a aceleração do carrinho enquanto a pessoa está aplicando a força F?

A)F/m.

B)F.

C)F − m.

D)m/F.

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Resolução comentada

Pela segunda lei, $F=ma$, portanto $a=F/m$.

Gabarito oficial: alternativa A.

Q18

Mecânica — Energia — Conservação da energia

Imagine Goku, o poderoso guerreiro Saiyajin, treinando em um planeta no universo de Dragon Ball, onde a resistência do ar é insignificante. Goku decide realizar um treino com um objeto de m presa a um fio inextensível de comprimento L e que realiza movimento pendular. Ele libera o objeto de uma altura inicial H em relação à posição mais baixa da trajetória. Com base nessas informações relacionadas ao treino de Goku no universo de Dragon Ball, é correto afirmar sobre a soma da energia cinética e da energia potencial total do pêndulo em qualquer ponto durante os treinos de Goku que

A)é sempre zero.

B)é sempre positiva.

C)é sempre constante.

D)pode variar dependendo do nível de poder atual de Goku.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

Há troca entre energia cinética e potencial, mas sua soma permanece constante quando só atuam forças conservativas.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q19

Mecânica — Hidrostática — Pressão e empuxo

Considere um macaco hidráulico de uma oficina. O macaco possui dois cilindros ligados por um tubo preenchido com um fluido incompressível. O cilindro maior tem um pistão de área A₁ e o cilindro menor tem um pistão de área A₂ onde A₁ > A₂. Uma força é aplicada no pistão do cilindro menor. Com base nessas informações, se a área do pistão do cilindro menor A₂ é a metade da área do cilindro maior A₁, tal que a força exercida no pistão do cilindro menor será transmitida para o cilindro maior como uma força F₂ que é:

A)igual a F₁.

B)o dobro de F₁.

C)metade de F₁.

D)quatro vezes.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

Atenção à interpretação e às ressalvas do enunciado.

Pelo princípio de Pascal, $F_2/A_1=F_1/A_2$, pois a força aplicada no êmbolo menor é transmitida ao maior. Como $A_1=2A_2$, resulta $F_2=2F_1$, alternativa B do caderno. Entretanto, o gabarito definitivo registra C, que diz metade. A resposta oficial é preservada, mas contradiz a razão de forças decorrente das áreas e da aplicação descritas.

Gabarito oficial: alternativa C.

Q20

Termologia — Dilatação — Dilatação térmica

Num dia de calor intenso em Sobral, onde as temperaturas frequentemente alcançam patamares elevados, você observa o termômetro marcando 35ºC. Em meio à esse clima escaldante, é crucial manter-se atento às condições climáticas para preservar o bem-estar. Explorando o funcionamento dos termômetros em condições elevadas de Sobral, sabe-se que eles são baseados em líquidos, como o mercúrio, e operam para medir a temperatura através da

A)expansão e contração do líquido usadas para indicar a temperatura.

B)resistência elétrica de um fio metálico, que é utilizada para medir a temperatura.

C)mudança de cor de um pigmento, que é observada para determinar a temperatura.

D)variação na pressão de um gás usada para indicar a temperatura.

Gabarito oficial definitivo da UVA 2024.1

Resolução comentada

O líquido varia de volume com a temperatura: em geral, dilata ao aquecer e contrai ao esfriar. Essa mudança produz o deslocamento na coluna graduada.

Gabarito oficial: alternativa A.

UVA · 2024.1 — Questões de Física com gabarito e resolução

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