Prova UEG SAS 2009/2 — Física com Gabarito e Resolução

Q49

Termologia — Termodinâmica — Segunda lei, entropia e seta do tempo

O Super-Homem, em uma de suas histórias, gira ao redor do globo terrestre fazendo-o rodar em sentido contrário ao do seu movimento natural, com objetivo de fazer o tempo voltar. Um dos efeitos interessantes desse fato ficcional é o rejuvenescimento das pessoas. A respeito do rejuvenescimento, o fato ilustrado é impossível porque:

A)a energia sofre transformações no interior do ser humano para mantê-lo vivo. O rendimento dos processos de transformação de energia no corpo humano é maior que um.

B)a segunda lei da termodinâmica determina que em processos naturais a energia de baixa qualidade tende a transformar-se em energia de alta qualidade.

C)a segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia sempre aumenta e determina que a flecha do tempo aponte da ordem para a desordem.

D)a entropia estabelece uma seta para o tempo que pode variar em dois sentidos.

Gabarito comentado

C

Resolução

A segunda lei da Termodinâmica estabelece uma direção privilegiada para processos espontâneos: a entropia total de um sistema isolado não diminui (em processo reversível, pode permanecer constante). Isso fundamenta a chamada seta termodinâmica do tempo.

Resposta: alternativa C.

Q53

Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Interferência e princípio da superposição

Duas pedras caem, próximas uma da outra, sobre a água de um lago. As duas produzem ondas num padrão circular. Sobre o evento de as ondas produzidas pelas duas pedras ocuparem um determinado espaço ao mesmo tempo, é CORRETO afirmar:

A)quando a crista de uma onda se superpõe à crista de outra, seus efeitos individuais são reduzidos, produzindo uma amplitude nula, num efeito conhecido como interferência construtiva.

B)os deslocamentos causados por cada uma das duas ondas se adicionam em cada ponto, num efeito conhecido como princípio da transversalidade.

C)quando a crista de uma onda se superpõe ao ventre da outra, seus efeitos individuais são reduzidos, num efeito conhecido como interferência destrutiva.

D)as ondas não interferem entre si e em todos os pontos suas amplitudes são sempre as mesmas, um fenômeno chamado de princípio da superposição.

Gabarito comentado

C

Resolução

Na interferência destrutiva, crista e vale se superpõem e os deslocamentos têm sinais opostos, reduzindo a amplitude resultante.

Resposta: alternativa C.

Q54

Óptica — Refração — Dispersão e reflexão interna em gotas

O arco-íris é um fenômeno que envolve dispersão, refração e reflexão da luz em gotas de água. Para alguma das etapas da formação do arco-íris, é CORRETO afirmar:

A)na primeira refração, a luz é dispersada nas cores de seu espectro e alcança o lado oposto da gota, sendo cada cor parcialmente refratada para o ar exterior e parcialmente refletida de volta para a água.

B)na primeira refração da gota, a luz é dispersada na cor branca e alcança o lado oposto da gota, sendo em seguida totalmente refratada para o ar exterior.

C)na primeira refração, a luz é dispersada nas cores de seu espectro e alcança o lado oposto da gota, sendo cada uma das cores refletida de volta para a água.

D)quando o raio de luz entra na gota próxima à sua superfície superior, a luz é refletida ali, formando o arco-íris.

Gabarito comentado

A

Resolução

Ao entrar na gota, a luz branca sofre refração e dispersão. Na superfície oposta, parte da luz pode ser refletida internamente e parte refratada. A alternativa A é a que descreve corretamente uma etapa do processo.

Resposta: alternativa A.

Q55

Ondulatória — Acústica — Ressonância em diapasões

Um estudante, em um laboratório de Física, utiliza dois diapasões idênticos, A e B. O diapasão A é posto a oscilar e aproximado do diapasão B. Quando o diapasão A é afastado, o diapasão B:

A)rapidamente para de oscilar.

B)continua oscilando indefinidamente.

C)continua sem oscilar, como estava antes.

D)continua a oscilar com intensidade menor que o outro.

Gabarito comentado

D

Resolução

Como os diapasões são idênticos, o som de A excita B em sua frequência natural, produzindo ressonância. Após A ser afastado, B ainda oscila por algum tempo, com amplitude decrescente.

Resposta: alternativa D.

Q56

Termologia — Calorimetria — Conversão de energia mecânica em calor

Em uma experiência, um grupo de alunos usa um saco térmico contendo 500 g de chumbo ($c=0,3$ kcal/kg°C), soltando o conjunto 30 vezes de uma altura de 1,0 m. Qual foi o aumento de temperatura, em °C, sofrida pela massa de chumbo? Considere $1$ cal = $4$ J.

A)0,025

B)0,25

C)1,25

D)2,5

Gabarito comentado

B

Resolução

A energia mecânica convertida em calor é $Q=30mgh=30(0,5)(10)(1)=150$ J = 37,5 cal = 0,0375 kcal. Como $Q=mc\Delta T$, $\Delta T=0,0375/(0,5\cdot0,3)=0,25$ °C.

Resposta: alternativa B.

Q60

Termologia — Termodinâmica — Lei do resfriamento de Newton

De acordo com a lei do resfriamento de Newton, $T(t)=T_m+(T_0-T_m)e^{-kt}$. Um café, no instante em que foi coado, está a 90 °C em uma cozinha a 25 °C. Se $k=0,075$, o tempo necessário, em minutos, para o café atingir 60 °C é aproximadamente:

A)16

B)12

C)8

D)4

Gabarito comentado

C

Resolução

$60=25+65e^{-0,075t}$, então $e^{-0,075t}=35/65\approx0,538$. Logo, $-0,075t\approx\ln(0,538)\approx-0,62$, resultando $t\approx8,3$ min.

Resposta: alternativa C.