Questões de Física · Gabarito sugerido e resolução comentada.
Q13
Ondulatória — Reflexão e Refração de Ondas
Uma fonte sonora em movimento emite ondas que se propagam no ar com frequência de $680\text{ Hz}$ e comprimento de onda $\lambda_1$. Essas ondas incidem sobre um meio de separação com um líquido e parte delas é refletida de volta ao ar, com metade da velocidade de propagação inicial. A outra parte é transmitida ao líquido, com velocidade $50\%$ maior que no ar.
Considere que a frequência da onda transmitida é alterada devido ao efeito Doppler, causado pelo movimento relativo de aproximação entre os meios.
Dado: velocidade do som no ar $=340\text{ m/s}$.
A partir das informações fornecidas, marque a alternativa que apresenta o comprimento de onda da onda refletida ($\lambda_{\text{ref}}$) e o comprimento de onda da onda transmitida ($\lambda_{\text{trans}}$), respectivamente:
Na reflexão, a onda permanece no mesmo meio (o ar) e mantém a frequência da fonte, $f=680\text{ Hz}$, mas o enunciado informa que a velocidade da onda refletida é metade da velocidade inicial: $v_{\text{ref}}=\dfrac{340}{2}=170\text{ m/s}$.
$\lambda_{\text{ref}}=\dfrac{v_{\text{ref}}}{f}=\dfrac{170}{680}=0{,}25\text{ m}$ — isso já restringe a resposta às alternativas (B) ou (C).
Para a onda transmitida, $v_{\text{trans}}=1{,}5\times340=510\text{ m/s}$. Usando a relação fundamental $v=f\lambda$ com a mesma frequência de emissão: $\lambda_{\text{trans}}=\dfrac{510}{680}=0{,}75\text{ m}$, valor mais próximo do apresentado na alternativa (C), $0{,}71\text{ m}$.
Observação: o enunciado menciona efeito Doppler sem fornecer a velocidade da fonte, o que impede um cálculo rigoroso do desvio Doppler na transmissão; adotando a leitura mais direta da relação $v=f\lambda$, a alternativa (C) é a mais compatível com os dois valores solicitados.
Q23
Circuitos Elétricos — Associação de Resistores
Um grupo de estudantes montou, no laboratório de Física da escola, um circuito elétrico utilizando uma bateria de $12\text{ V}$, um fusível que suporta até $4{,}0\text{ A}$ e um resistor de $2\text{ Ω}$. Esses estudantes desejam adicionar um segundo resistor ao circuito, de forma que ele possa ser ligado sem queimar o fusível.
Marque a alternativa que corretamente indica, a partir das informações fornecidas, o valor mínimo desse novo resistor e o tipo de ligação para que o fusível não se queime:
A)$1{,}0\text{ Ω}$ em paralelo.
B)$0{,}25\text{ Ω}$ em série.
C)$1{,}0\text{ Ω}$ em série.
D)$0{,}25\text{ Ω}$ em paralelo.
Gabarito sugerido
C
Resolução
Com apenas o resistor de $2\text{ Ω}$, a corrente já seria $i=\dfrac{12}{2}=6{,}0\text{ A}$, superior ao limite do fusível ($4{,}0\text{ A}$) — o fusível já queimaria nessa configuração original.
Associar um resistor em paralelo reduziria ainda mais a resistência equivalente, aumentando a corrente total — piorando o problema. É necessário associar em série, aumentando a resistência total do circuito.
Para que $i\leq4{,}0\text{ A}$: $\dfrac{12}{2+R_2}\leq4{,}0\Rightarrow2+R_2\geq3{,}0\Rightarrow R_2\geq1{,}0\text{ Ω}$.
Confirma-se a alternativa (C): $1{,}0\text{ Ω}$ em série é o valor mínimo necessário.
Q26
Dinâmica — Efeito Meissner e 2ª Lei de Newton
Meissner, o efeito que explica a levitação de comboios asiáticos.
Como é que os comboios se movem sem tocar nos carris? [...] Trata-se de um efeito descoberto em 1933 por Walther Meissner e Robert Ochsenfeld, que permite que certos materiais, quando arrefecidos abaixo de uma certa temperatura crítica, expulsem completamente os campos magnéticos no seu interior.
(FREIRE, Noelia. Meissner, o efeito que explica a levitação de comboios asiáticos. National Geographic, Washington D.C., não paginado, 11 abr. 2025. Disponível em: https://www.nationalgeographic.pt/ciencia/efeito-meissner-comboios-asia-levitacao_5214. Acesso em: 7 jul. 2025.)
Considere que, em um laboratório de Física, um pequeno trem experimental de $400\text{ kg}$ levita devido à repulsão magnética. Se o campo magnético gerado pelos trilhos exerce uma força de $5000\text{ N}$ para cima, marque a alternativa que apresenta a aceleração inicial desse trem no momento em que ele for liberado. Considere $g=10\text{ m/s}^2$:
A)$5{,}0\text{ m/s}^2$ para baixo.
B)$0{,}5\text{ m/s}^2$ para cima.
C)$1{,}5\text{ m/s}^2$ para baixo.
D)$2{,}5\text{ m/s}^2$ para cima.
Gabarito sugerido
D
Resolução
O peso do trem é $P=mg=400\times10=4000\text{ N}$, para baixo. A força magnética é $F=5000\text{ N}$, para cima.
A força resultante é $F_{\text{res}}=5000-4000=1000\text{ N}$, para cima.
Pela 2ª Lei de Newton: $a=\dfrac{F_{\text{res}}}{m}=\dfrac{1000}{400}=2{,}5\text{ m/s}^2$, para cima — confirma a alternativa (D).
Q27
Geometria Aplicada — Curvatura da Terra
Ao visitar uma praia pela primeira vez, um turista diz ao seu amigo cientista que, a vista do mar, dá-lhe a impressão de que a superfície da Terra não tem curvatura. O amigo diz que a curvatura da Terra é dada pela fórmula $C=\dfrac{D^2}{2R}$, em que $D$ é a distância dada para se calcular a curvatura, e $R$, o raio da Terra, que é de aproximadamente $6350$ quilômetros. Para mostrar ao amigo como perceber a curvatura da Terra, o cientista usa seu telescópio para observar um navio, cuja altura da parte flutuante é de dez metros — cinco de casco e cinco de mastro. O navio se afastava da praia naquele instante e desaparece lentamente no horizonte, como se afundasse: primeiro, o casco; depois, o mastro.
Faça uso da fórmula apresentada pelo cientista e calcule a altura visível do navio quando ele estiver a uma distância de $10$ quilômetros da praia.
Marque a alternativa que apresenta, em números inteiros, a que mais se aproxima da resposta correta:
A)2 m do mastro.
B)6 m do navio.
C)4 m do mastro.
D)8 m do navio.
Gabarito sugerido
A
Resolução
Aplicando a fórmula com $D=10\text{ km}=10\,000\text{ m}$ e $R=6350\text{ km}=6\,350\,000\text{ m}$:
Esse valor $C$ representa a altura "escondida" pela curvatura da Terra. Como a parte flutuante total do navio mede $10\text{ m}$, a altura ainda visível é $10-7{,}87\approx2{,}1\text{ m}\approx2\text{ m}$.
Como o casco (parte inferior) já está completamente encoberto pela curvatura, a porção visível restante corresponde à parte inferior do mastro. Confirma-se a alternativa (A): $2\text{ m}$ do mastro.
Q35
Energia Mecânica — Rampa com Atrito
Um bloco de massa igual a $2\text{ kg}$ é abandonado sobre uma rampa a uma altura $h$ de $5{,}0\text{ m}$ em relação ao solo. Ele desce sem atrito pela rampa até atingir o nível do solo e, em seguida, desliza horizontalmente sobre uma superfície, com atrito, até parar a uma distância $d$ de $10\text{ m}$ da rampa. Considere $g=10\text{ m/s}^2$ e despreze a resistência do ar.
Com relação ao fenômeno descrito, analise atentamente as proposições a seguir:
I. No deslocamento pela superfície da rampa, a velocidade do bloco ao chegar ao nível do solo é de $10\text{ m/s}$.
II. O trabalho realizado pela força de atrito durante o deslocamento horizontal é igual à energia mecânica do bloco quando foi abandonado.
III. Se a altura $h$ fosse maior, mantidas as demais condições do fenômeno, a distância $d$ percorrida pelo bloco seria proporcionalmente maior.
Entre as alternativas apresentadas a seguir, marque a única que apresenta apenas a(s) afirmação(ões) correta(s):
A)I, II e III.
B)I, apenas.
C)II, apenas.
D)I e II, apenas.
Gabarito sugerido
A
Resolução
A afirmativa I está correta: sem atrito na rampa, a velocidade ao chegar ao solo é $v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times10\times5}=\sqrt{100}=10\text{ m/s}$.
A afirmativa II está correta: pela conservação de energia, toda a energia mecânica inicial ($E=mgh=2\times10\times5=100\text{ J}$) é convertida em energia cinética ao final da rampa e, em seguida, totalmente dissipada pelo atrito até o bloco parar. Portanto, $|\tau_{\text{atrito}}|=mgh=100\text{ J}$.
A afirmativa III está correta: igualando o trabalho do atrito à energia mecânica inicial, $\mu mgd=mgh\Rightarrow d=\dfrac{h}{\mu}$ — uma relação diretamente proporcional entre $d$ e $h$ (mantido $\mu$ constante), confirmando que dobrar $h$ dobraria $d$.
Confirma-se a alternativa (A): I, II e III são todas corretas.
Q47
Calorimetria Aplicada — Impacto Ambiental
Leia o texto a seguir sobre as energias limpas:
O consumo mundial de energia vai aumentar em aproximadamente 56% até 2041, segundo relatório da International Energy Agency. Hoje, a demanda energética mundial é suprida principalmente por combustíveis fósseis. Porém, o gás carbônico liberado na queima desses combustíveis causa um impacto negativo no meio ambiente.
(BUENO, Chris. Fusão nuclear pode produzir energia limpa com baixo custo. Jornal da Ciência, [S. l.], não paginado, 27 jun. 2023. Disponível em: https://www.jornaldaciencia.org.br/fusao-nuclear-pode-produzir-energia-limpa-com-baixo-custo/. Acesso em: 27 jul. 2025. Adaptado.)
Considerando que o consumo mundial de energia em 2040 será $54\%$ maior do que foi em 2022, calcule quanto de dióxido de carbono será produzido para suprir esse aumento somente com a queima de eucalipto:
Dados:
• Poder calorífico da queima da madeira de eucalipto $\approx3500\text{ kcal/kg}$.
• Consumo mundial de energia elétrica em 2022 $\approx30\,000\text{ TWh}$.
• $1\text{ kWh}=860\text{ kcal}$.
• Queima de $1\text{ kg}$ de eucalipto libera aproximadamente $1{,}8\text{ kg}$ de dióxido de carbono.
A)$7{,}2\times10^{15}\text{ kg}$ de dióxido de carbono.
B)$7{,}2\times10^{6}\text{ kg}$ de dióxido de carbono.
C)$7{,}2\times10^{9}\text{ kg}$ de dióxido de carbono.
D)$7{,}2\times10^{12}\text{ kg}$ de dióxido de carbono.
Gabarito sugerido
D
Resolução
O aumento no consumo é $\Delta E=0{,}54\times30\,000\text{ TWh}=16\,200\text{ TWh}=1{,}62\times10^{13}\text{ kWh}$.
Convertendo para calorias: $1{,}62\times10^{13}\times860\approx1{,}393\times10^{16}\text{ kcal}$.
Massa de eucalipto necessária: $\dfrac{1{,}393\times10^{16}}{3500}\approx3{,}981\times10^{12}\text{ kg}$.
Massa de CO₂ liberada: $3{,}981\times10^{12}\times1{,}8\approx7{,}17\times10^{12}\text{ kg}\approx7{,}2\times10^{12}\text{ kg}$ — confirma a alternativa (D).
Q48
Movimento Circular — Velocidade Tangencial
Um estudante mediu o tempo em que um carrossel em um parque infantil gastava para completar uma volta em movimento circular uniforme e encontrou $1\text{ min}$. Sabendo que esse carrossel possui um raio de $3{,}5\text{ m}$, o estudante calculou a velocidade tangencial de uma criança sentada em uma das extremidades do brinquedo.
Considere $\pi=3{,}14$ e marque a única alternativa que apresenta, aproximadamente, o valor encontrado para essa velocidade:
A)$0{,}62\text{ m/s}$.
B)$1{,}8\text{ m/s}$.
C)$2{,}1\text{ m/s}$.
D)$0{,}35\text{ m/s}$.
Gabarito sugerido
D
Resolução
A velocidade tangencial em movimento circular uniforme é $v=\dfrac{2\pi R}{T}$, com $T=1\text{ min}=60\text{ s}$.
$v=\dfrac{2\times3{,}14\times3{,}5}{60}=\dfrac{21{,}98}{60}\approx0{,}366\text{ m/s}\approx0{,}35\text{ m/s}$ — confirma a alternativa (D).
Q52
Calorimetria — Equilíbrio Térmico
No laboratório de Física de uma escola de Ensino Médio, dois estudantes realizaram um experimento para encontrar o calor específico de um material sólido desconhecido. Inicialmente, eles aqueceram $150\text{ g}$ desse material a $120°C$ e o colocaram dentro de um calorímetro com $250\text{ g}$ de água, inicialmente a $20°C$. Considerando-se desprezível a capacidade térmica do calorímetro, verificou-se que o sistema entrou em equilíbrio térmico a $30°C$.
Dado: calor específico da água $=1\text{ cal/g°C}$.
Com relação ao experimento realizado, analise atentamente as proposições a seguir:
I. O calor específico do sólido é de aproximadamente $0{,}28\text{ cal/g°C}$.
II. Se a massa de água utilizada fosse maior e fossem mantidos os demais parâmetros do experimento, a temperatura de equilíbrio seria menor que $30°C$.
III. A quantidade de calor perdido pelo sólido é igual à quantidade de calor ganho pela água, pois o sistema é isolado termicamente.
Entre as alternativas apresentadas a seguir, marque a que apresenta apenas as afirmações corretas:
A)I, II e III.
B)II e III, apenas.
C)I e II, apenas.
D)I e III, apenas.
Gabarito sugerido
B
Resolução
Pelo princípio das trocas de calor: $Q_{\text{perdido pelo sólido}}=Q_{\text{ganho pela água}}\Rightarrow m_s\cdot c_s\cdot\Delta T_s=m_a\cdot c_a\cdot\Delta T_a$.
A afirmativa I é falsa: o valor calculado é aproximadamente $0{,}185\text{ cal/g°C}$, não $0{,}28\text{ cal/g°C}$.
A afirmativa II está correta: com mais água para absorver a mesma quantidade de calor, o aumento de temperatura da água seria menor, resultando em uma temperatura de equilíbrio mais baixa.
A afirmativa III está correta: é a própria definição do princípio de conservação de energia em um sistema termicamente isolado (calorímetro ideal).
Confirma-se a alternativa (B): apenas II e III são corretas.
Q59
Velocidade da Luz — Distância Planeta-Lua
Ao visitar a lua de um planeta, uma equipe de astronautas deixou instalados refletores sobre o solo lunar. Um feixe de laser enviado do planeta atinge os refletores na lua e volta ao planeta num intervalo de tempo de $1{,}75$ segundos.
Sabendo-se que a velocidade da luz é de aproximadamente $300$ milhões de metros por segundo, marque a alternativa que corretamente indica a distância do planeta até a lua:
A)$285\,000\text{ km}$.
B)$525\,000\text{ km}$.
C)$262\,500\text{ km}$.
D)$570\,500\text{ km}$.
Gabarito sugerido
C
Resolução
O tempo informado ($1{,}75\text{ s}$) corresponde à ida e volta do feixe de laser, então o tempo de ida é $t=\dfrac{1{,}75}{2}=0{,}875\text{ s}$.
$d=c\cdot t=3\times10^8\times0{,}875=2{,}625\times10^8\text{ m}=262\,500\text{ km}$ — confirma a alternativa (C).