Provas Anteriores | PUC Goiás 2025/2

Q03

Magnetismo — Propriedades dos Ímãs

Ímãs são corpos com propriedades magnéticas que apresentam duas diferentes regiões, cujos comportamentos são opostos, denominadas polos magnéticos.

Considerando as propriedades e características apresentadas pelos ímãs, analise as afirmações a seguir:

I. Ao aproximarmos dois diferentes ímãs em um experimento, é possível comprovar que polos magnéticos de mesmo nome se repelem e polos magnéticos de nomes contrários se atraem.

II. Experimentalmente também, é possível comprovar que, ao partirmos uma barra de ímã em duas partes, obteremos, separadamente, um polo em cada barra.

III. O principal constituinte da magnetita é o óxido de ferro, $\text{Fe}_3\text{O}_4$. Esse material possui a propriedade física de atrair, além do ferro, o cobalto, o níquel, o manganês e ligas constituídas desses metais.

IV. A bússola é um instrumento de orientação, constituído por um ímã na forma de agulha que pode girar livremente em torno do seu centro de massa. O norte da agulha da bússola aponta sempre para o norte magnético da Terra. Esse fenômeno é denominado declinação magnética.

Marque a única alternativa que corresponde a afirmações corretas.

A)I, II e IV apenas.

B)I e III apenas.

C)I, III e IV apenas.

D)II e IV apenas.

Gabarito sugerido

C

Resolução

A afirmativa I está correta: é a lei fundamental do magnetismo — polos iguais se repelem, polos opostos se atraem.

A afirmativa II é falsa: não existem monopolos magnéticos isolados. Ao partir uma barra imantada ao meio, cada pedaço se torna um novo ímã completo, com seus próprios polos Norte e Sul — nunca um polo isolado.

A afirmativa III é considerada correta no nível esperado para o vestibular (a magnetita atrai materiais ferromagnéticos e suas ligas); vale registrar, com rigor, que o manganês puro não é ferromagnético (é antiferromagnético), embora ligas à base de manganês (ligas Heusler) possam apresentar ferromagnetismo — distinção normalmente não exigida neste nível.

A afirmativa IV descreve corretamente o funcionamento físico da bússola (a agulha se alinha ao campo magnético terrestre); cabe uma ressalva terminológica: rigorosamente, "declinação magnética" é o nome dado ao ângulo entre o norte magnético e o norte geográfico (verdadeiro), não ao simples alinhamento da agulha ao campo — mas essa nomenclatura simplificada é comum em materiais introdutórios.

Descartada a afirmativa II (fisicamente impossível), a alternativa que reúne as demais é a (C): I, III e IV apenas.

Q11

Gravitação — Satélites Geoestacionários

Leia o fragmento do texto Não é verdade que Elon Musk conseguiria deixar todo o Brasil sem internet, de Luiz Fernando Menezes:

Não é verdade que todos os satélites usados por operadoras telefônicas do Brasil pertencem à Starlink, empresa do bilionário Elon Musk [...]. Há, atualmente, 32 satélites estrangeiros geoestacionários operantes no país, além de 16 brasileiros. Nenhum deles é da Starlink. A empresa de Musk trabalha com satélites de órbita não estacionários que não ficam posicionados sobre uma localização específica, já que sua rotação não segue a mesma velocidade da rotação da Terra.

(Disponível em: https://www.aosfatos.org/noticias/nao-e-verdade-elon-musk-brasil-sem-internet/. Acesso em: 29 dez. 2024. Adaptado.)

Leia atentamente as proposições que se seguem:

I. Com base na lei da Gravitação Universal, é possível demonstrar que a velocidade de um satélite, em órbita circular em torno da Terra, depende da altura da órbita, ou seja, quanto mais alta a órbita do satélite, maior a velocidade que deve ser comunicada a ele para que permaneça nesta órbita.

II. Um satélite geoestacionário de comunicação é capaz de captar, amplificar, e retransmitir sinais de telefonia, monitoramento meteorológico ou de televisão a grandes distâncias. Recebe esse nome por deslocar-se com uma velocidade linear igual à da rotação da Terra e, por isso, sempre estará em repouso em relação a um referencial fixo na Terra.

III. Um sinal de TV ou de telefonia, quando transmitido, propaga-se com a velocidade da luz. Para uma transmissão de sinais via satélite entre dois pontos quaisquer da Terra, são necessários três satélites geoestacionários, criando-se assim, uma rede de satélites que pode fornecer cobertura de comunicações para a maior parte da superfície da Terra, praticamente no mesmo instante em que ocorre.

Entre as alternativas apresentadas a seguir, marque a única que corresponde corretamente aos conhecimentos sobre satélites:

A)I apenas.

B)I e III apenas.

C)II apenas.

D)II e III apenas.

Gabarito sugerido

D

Resolução

A afirmativa I é falsa: igualando a força gravitacional à resultante centrípeta, $\dfrac{GMm}{r^2}=\dfrac{mv^2}{r}\Rightarrow v=\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$ — a velocidade orbital diminui com o aumento do raio da órbita, e não aumenta, como afirma o item.

A afirmativa II está correta: um satélite geoestacionário tem período orbital igual ao de rotação da Terra (24h), de modo que permanece sempre sobre o mesmo ponto da superfície — parece "parado" em relação a um observador na Terra.

A afirmativa III está correta: é um fato real de engenharia de telecomunicações — três satélites geoestacionários bem posicionados (a 120° de separação) são suficientes para cobrir praticamente toda a superfície terrestre (exceto regiões polares extremas), formando uma rede quase instantânea de comunicação, dada a alta velocidade de propagação do sinal.

Confirma-se a alternativa (D): apenas II e III são corretas.

Q23

Colisões — Conservação da Quantidade de Movimento

Analise a proposição a seguir:

Considere uma pequena esfera de massa $m$ movimentando-se sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa, com velocidade de $0{,}5\text{ m/s}$. Considere, ainda, que essa esfera colida frontalmente, com uma segunda esfera de massa $2m$ que se movimenta com velocidade de módulo $1{,}0\text{ m/s}$, no sentido contrário ao da primeira esfera.

Se a colisão é inelástica, marque a única alternativa que apresenta corretamente o módulo da velocidade e o sentido pelo qual o conjunto formado pelas duas esferas se movimenta após a colisão:

A)0,5 m/s no mesmo sentido do movimento inicial da segunda esfera.

B)1,0 m/s no mesmo sentido do movimento inicial da primeira esfera.

C)1,0 m/s no mesmo sentido do movimento inicial da segunda esfera.

D)2,0 m/s no mesmo sentido do movimento inicial da primeira esfera.

Gabarito sugerido

A

Resolução

Adotando o sentido do movimento da primeira esfera como positivo, a quantidade de movimento total antes da colisão é $Q_i=m(0{,}5)+2m(-1{,}0)=0{,}5m-2m=-1{,}5m$.

Na colisão inelástica, as esferas seguem grudadas com velocidade comum $v'$. Pela conservação da quantidade de movimento: $Q_i=(m+2m)v'\Rightarrow-1{,}5m=3m\cdot v'\Rightarrow v'=-0{,}5\text{ m/s}$.

O sinal negativo indica que o conjunto se move no sentido oposto ao adotado para a primeira esfera, ou seja, no mesmo sentido do movimento inicial da segunda esfera. Confirma-se a alternativa (A): $0{,}5\text{ m/s}$ no sentido da segunda esfera.

Q31

Termologia — Processos de Transmissão de Calor

Leia o fragmento do texto Veja itens e atitudes vilãs que atrapalham o funcionamento da geladeira, de Caroline Ferreira:

Abrir a porta com frequência permite a entrada de ar quente, aumentando o esforço do compressor; as borrachas de vedação desgastadas deixam o ar frio vazar; sobrecarregar as prateleiras impede a circulação interna do ar; secar roupas na grade traseira prejudica a dissipação de calor do motor. [...]

(Disponível em: https://www.cnnbrasil.com.br/tecnologia/veja-itens-e-atitudes-vilas-que-atrapalham-o-funcionamento-da-geladeira/. Acesso em: 05 jan. 2025. Adaptado.)

Com relação aos itens ou atitudes indicadas no fragmento de texto e seus conhecimentos a respeito dos processos de transmissão de calor, analise atentamente as proposições que se seguem:

I. Abrir a porta com frequência ou não dar manutenção nas borrachas aumenta a transmissão de calor entre ambiente interno e externo à geladeira por condução, provocando um maior esforço do compressor e, consequentemente, maior consumo de energia elétrica.

II. A convecção térmica é um tipo de transferência de calor que ocorre em fluidos. A sobrecarga de alimentos no interior da geladeira dificulta a formação de correntes de convecção no interior da geladeira e coloca em risco os alimentos armazenados.

III. Secar roupas na grade traseira da geladeira aumenta a transferência de calor por irradiação, dificultando a transferência de calor para o ambiente interno à geladeira, sobrecarregando o motor e aumentando os riscos de um curto-circuito.

Entre as alternativas apresentadas a seguir, marque a única que corresponde corretamente aos processos de transmissão de calor:

A)I apenas.

B)I e III apenas.

C)II apenas.

D)II e III apenas.

Gabarito sugerido

C

Resolução

A afirmativa I é falsa: a entrada de ar quente pela porta aberta ou pelas borrachas desgastadas ocorre por convecção (movimento de massas de ar), não por condução (transferência de calor por contato direto entre partículas de um meio sólido).

A afirmativa II está correta: descreve corretamente o mecanismo de convecção térmica em fluidos e o efeito real de bloquear as correntes de ar internas ao sobrecarregar as prateleiras.

A afirmativa III é falsa: o calor do motor/compressor e da grade traseira é dissipado predominantemente por convecção (circulação de ar) e não por irradiação — bloquear essa área com roupas prejudica a convecção, e a frase ainda apresenta uma redação internamente contraditória.

Confirma-se a alternativa (C): apenas II é correta.

Q38

Efeito Joule — Energia Elétrica em Calor

Uma chaleira utilizada para aquecimento de água possui uma resistência de $80\text{ Ω}$. Considere $1\text{ cal}=4{,}2\text{ J}$ e que essa chaleira foi percorrida por uma corrente elétrica de $10\text{ A}$ durante um intervalo de tempo de $15\text{ min}$.

Marque a alternativa correta que indica aproximadamente a quantidade total de energia elétrica transformada em calor:

A)$1{,}7\times10^6\text{ cal}$.

B)$10^7\text{ cal}$.

C)$5{,}6\times10^7\text{ cal}$.

D)$2{,}1\times10^8\text{ cal}$.

Gabarito sugerido

A

Resolução

Pelo efeito Joule, $E=Pt=Ri^2t$, com $t=15\text{ min}=900\text{ s}$.

$E=80\times10^2\times900=80\times100\times900=7\,200\,000\text{ J}=7{,}2\times10^6\text{ J}$.

Convertendo para calorias: $E=\dfrac{7{,}2\times10^6}{4{,}2}\approx1{,}714\times10^6\text{ cal}\approx1{,}7\times10^6\text{ cal}$ — confirma a alternativa (A).

Q51

Óptica — Espelho Convergente (Côncavo)

Tem-se um pequeno objeto de decoração colocado diante de um espelho convergente, cuja distância focal é de $12\text{ cm}$, a uma distância de $8\text{ cm}$ do seu centro óptico.

Marque a alternativa que corretamente indica, a partir das informações fornecidas, qual é a posição da imagem formada:

A)$15\text{ cm}$.

B)$24\text{ cm}$.

C)$36\text{ cm}$.

D)$40\text{ cm}$.

Gabarito sugerido

B

Resolução

Como $p=8\text{ cm}

Pela equação de Gauss: $\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{p}+\dfrac{1}{p'}\Rightarrow\dfrac{1}{12}=\dfrac{1}{8}+\dfrac{1}{p'}\Rightarrow\dfrac{1}{p'}=\dfrac{1}{12}-\dfrac{1}{8}=\dfrac{2-3}{24}=-\dfrac{1}{24}$.

$p'=-24\text{ cm}$ — o sinal negativo confirma imagem virtual, formada a $24\text{ cm}$ atrás do espelho. Confirma-se a alternativa (B).