UEG 2002.1 | Física — Questões de Física comentadas — Método TEF

Processo Seletivo UEG 2002/1 · Prova de Física · Questões selecionadas: 31 a 35 e 37 a 40. Gabarito oficial não localizado: as respostas vêm da resolução do Método TEF.

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Q31
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton em sistema de blocos

Na figura abaixo, os blocos A e B encontram-se apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito, o bloco C está ligado ao bloco A por meio de um fio inextensível, que passa por uma polia de massa desprezível, sendo as massas $M_A=4$ kg, $M_B=1$ kg e $M_C=5$ kg e considerando a aceleração da gravidade $g=10$ m/s².

Nessas condições, é CORRETO afirmar que:

Figura da questão 31 — UEG 2002.1
A)o conjunto de blocos A, B e C está em movimento retilíneo uniforme.
B)sendo a soma das massas dos blocos A e B igual à massa do bloco C, podemos afirmar que o sistema se encontra em repouso.
C)a força de contato que A exerce em B e a aceleração são respectivamente 5 N e 5 m/s².
D)a tração que o bloco C exerce no fio é de 10 N.
E)não houve conservação de energia mecânica do sistema.

Gabarito — resolução Método TEF

C
Resolução

Para o conjunto: $a=\dfrac{M_Cg}{M_A+M_B+M_C}=\dfrac{50}{10}=5\text{ m/s}^2$. A força que A exerce em B é a que acelera B: $F=M_Ba=1\cdot5=5\text{ N}$. Alternativa C.

A e B: há resultante não nula, e o sistema acelera. D: $T=M_C(g-a)=5\cdot5=25\text{ N}$. E: sem atrito, a energia mecânica se conserva.

Q32
Termologia — Transmissão de calor — Termorregulação e trocas de calor do corpo

O homem é um ser homeotermo, isto é, mantém sua temperatura constante e em torno de 36,5ºC. Por isso, o nosso organismo está quase sempre trocando energia com o meio externo. Quando estamos com febre, essa troca de energia aumenta e, para reduzi-la, sentimos constantes arrepios, pois o fato de os pêlos do corpo eriçarem-se impede que a camada fina de ar que envolve a superfície corporal escape, dando lugar a uma camada de ar mais fria.

Com base na termologia, é ERRADO afirmar que:

A)a troca das massas de ar quente pelas de ar frio é um fenômeno denominado convecção térmica.
B)quando o homem sente frio, ele está cedendo energia para o meio.
C)uma pessoa com temperatura de 102,2ºF está com febre.
D)a transpiração é um fenômeno que impede o aumento da temperatura interna do nosso corpo.
E)os agasalhos aquecem nosso corpo durante o inverno.

Gabarito — resolução Método TEF

E
Resolução

Os agasalhos não fornecem calor: são isolantes térmicos que reduzem a perda de calor do corpo para o meio. E é a afirmação errada.

A: definição de convecção. B: a sensação de frio decorre da perda de energia. C: $\dfrac{T_C}{5}=\dfrac{102{,}2-32}{9}\Rightarrow T_C=39\ ^\circ\text{C}$, febre. D: a evaporação do suor retira calor.

Q33
Eletricidade — Eletrostática — Linhas de força do campo elétrico

Linhas de força são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos, sendo essas linhas de força orientadas no sentido do vetor campo e perpendiculares às superfícies equipotenciais. Das figuras abaixo, qual(is) pode(m) representar as linhas de força de um campo elétrico produzido por cargas elétricas estacionárias?

Assinale a alternativa CORRETA:

Figuras da questão 33 — UEG 2002.1
A)Apenas a figura I.
B)As figuras I e IV.
C)As figuras I, II e IV.
D)As figuras I, III e IV.
E)Todas as figuras.

Gabarito — resolução Método TEF

D
Resolução

As linhas de campo de cargas estacionárias nascem nas cargas positivas e morrem nas negativas (ou no infinito) e nunca são fechadas. I (divergente, carga positiva), III (campo uniforme) e IV (convergente, carga negativa) são possíveis. Alternativa D.

A figura II mostra linhas fechadas, características de campo elétrico induzido (variável no tempo), e não de cargas estacionárias.

Q34
Mecânica — Cinemática — Queda livre e velocidade horizontal

Um avião Mirage F-103 da força aérea brasileira caiu em uma fazenda nas redondezas de Anápolis. Supondo que a pane ocorreu quando o avião estava a 2,0 km de altitude, em repouso em relação à vertical, e nesse momento houve perda total de potência, considerando a aceleração da gravidade $g=10$ m/s² e desprezando a resistência do ar, é CORRETO afirmar que:

A)em queda livre, quanto maior o avião, tanto mais rápido ele cairia.
B)o tempo gasto para o avião chegar ao solo foi de 25 segundos.
C)estando o avião em queda livre, as únicas forças que atuam sobre ele são atrito e peso.
D)a velocidade horizontal do avião é 1.260 km/h, considerando que o avião caiu a 7,0 km da posição em que sofreu a pane.
E)o Mirage é subsônico, sabendo-se que a velocidade do som no ar é 340 m/s.

Gabarito — resolução Método TEF

D
Resolução

Tempo de queda: $h=\tfrac12gt^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2\cdot2000}{10}}=20\text{ s}$. Na horizontal (velocidade constante): $v_x=\dfrac{7000}{20}=350\text{ m/s}=1260\text{ km/h}$. Alternativa D.

A: em queda livre todos os corpos caem igual. B: o tempo é 20 s. C: em queda livre só atua o peso. E: 350 m/s > 340 m/s, então o avião é supersônico.

Q35
Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo e força magnética entre condutores

O nascimento do eletromagnetismo se deu com a clássica experiência do físico dinamarquês Hans Christian Oersted. Em 1820, ele verificou que, ao colocar uma bússola sob um fio elétrico, a agulha se desviava quando fazia passar uma corrente pelo fio. Essa constatação permitiu estabelecer a conexão entre a eletricidade e o magnetismo, o que resultou num extraordinário desenvolvimento científico dessa área.

Sobre o eletromagnetismo, a afirmação VERDADEIRA é:

A)Condutores percorridos por correntes paralelas se atraem e por correntes antiparalelas se repelem.
B)As linhas de campo magnético são paralelas ao fio e possuem a mesma direção da corrente elétrica.
C)A intensidade do vetor campo elétrico num ponto é proporcional à corrente e inversamente proporcional à distância desse ponto ao fio.
D)Uma partícula descrevendo uma trajetória circular em um campo magnético possui raio da trajetória proporcional à sua velocidade e ao campo magnético aplicado.
E)A força magnética $F_m$ que age sobre um condutor percorrido por uma corrente $i$ tem a mesma direção do campo magnético $B$ criado por esse fio.

Gabarito — resolução Método TEF

A
Resolução

Correntes paralelas se atraem e antiparalelas se repelem (experiência de Ampère). Alternativa A.

B: as linhas de $\vec B$ são circunferências em torno do fio. C: o enunciado fala de campo magnético: $B=\dfrac{\mu_0 i}{2\pi d}$ (e não campo elétrico). D: $R=\dfrac{mv}{qB}$ é proporcional a $v$, mas inversamente proporcional a $B$. E: a força magnética é perpendicular a $\vec B$.

Q37
Física moderna — Física nuclear — Decaimento beta e energia cinética da partícula

Em 1987, um trágico acidente abalou o mundo: uma cápsula de césio 137, abandonada no Instituto Goiano de Radioterapia (IGR) em Goiânia, foi encontrada por dois catadores de papel que, com a ajuda de um terceiro elemento, violaram-na. A desinformação fez que essas pessoas subestimassem o desconhecido e, por isso, receberam altas doses de radiação. Essa irradiação se dá porque o césio 137 decai, por emissão de uma partícula $\beta$ (elétron), como mostra a reação abaixo,

$^{137}_{55}\mathrm{Cs}\rightarrow\,^{137}_{56}\mathrm{Ba}+\beta^-$

sendo que a partícula beta tem massa $m=9\times10^{-31}$ kg e carga $e=-1{,}6\times10^{-19}$ C e a energia cinética na sua ejeção é de aproximadamente $18\times10^{-19}$ J.

A meia-vida do césio é de aproximadamente 30 anos. Isso quer dizer que daqui a 30 anos a metade dos núcleos de césio presentes na cápsula quando ela foi violada terão decaído para o bário por emissão de uma partícula $\beta$.

Este incidente gerou várias mortes e causou a indignação da sociedade.

De acordo com o texto acima, é CORRETO afirmar que:

A)no decaimento do césio para o bário por emissão de uma partícula $\beta$, não há conservação da carga.
B)após dois tempos de meia-vida, não há mais nenhum núcleo de césio para decair.
C)a força elétrica que o núcleo de bário exerce sobre a partícula beta no vácuo ($K=9\times10^9$ Nm²/C²), quando a distância entre elas é 3 mm, vale aproximadamente $2{,}5\times10^{-22}$ N.
D)a velocidade máxima da partícula beta na sua ejeção é $2\times10^6$ m/s.
E)a força que o núcleo de bário exerce sobre a partícula beta é maior que a força que essa partícula exerce sobre o bário.

Gabarito — resolução Método TEF

D
Resolução

Da energia cinética: $K=\tfrac12mv^2\Rightarrow v=\sqrt{\dfrac{2K}{m}}=\sqrt{\dfrac{2\cdot18\times10^{-19}}{9\times10^{-31}}}=\sqrt{4\times10^{12}}=2\times10^6\text{ m/s}$. Alternativa D.

A: a carga se conserva ($55=56-1$). B: após duas meias-vidas restam 25% dos núcleos. C: com $Q=56e$ e $q=e$ a distância de 3 mm, $F=k\dfrac{Qq}{d^2}\approx1{,}4\times10^{-21}\text{ N}$, que não coincide com o valor dado. E: ação e reação têm o mesmo módulo.

Q38
Termologia — Dilatação térmica — Dilatação de líquidos e do recipiente

A dilatação dos líquidos obedece – quando o intervalo da temperatura não é muito grande – às mesmas leis de dilatação dos sólidos. Qualquer líquido assume a forma do recipiente que o contém e ambos dilatam conforme as mesmas leis. Sendo assim, a dilatação do líquido é medida indiretamente. Em um automóvel, o coeficiente de dilatação do tanque é $63\times10^{-6}\ ^\circ\text{C}^{-1}$ e o coeficiente de dilatação real da gasolina é $9{,}6\times10^{-4}\ ^\circ\text{C}^{-1}$.

Com base nessas informações, assinale a alternativa CORRETA:

A)se uma pessoa enche o tanque de combustível do seu carro em um dia quente, à noite haverá derramamento de combustível devido à redução no volume do tanque.
B)enchendo o tanque em um dia extremamente quente, essa pessoa terá um lucro considerável porque o combustível estará dilatado.
C)o coeficiente de dilatação aparente da gasolina é $7{,}26\times10^{-5}\ ^\circ\text{C}^{-1}$.
D)para uma variação de 10ºC na temperatura de 100 litros de gasolina, há um aumento de volume igual a 0,063 litros.
E)o volume extravasado de um tanque de gasolina totalmente cheio com 200 litros é aproximadamente 4,48 litros, quando há um aumento de temperatura de 25ºC.

Gabarito — resolução Método TEF

E
Resolução

O coeficiente de dilatação aparente é a diferença entre o do líquido e o do recipiente: $\gamma_{ap}=9{,}6\times10^{-4}-0{,}63\times10^{-4}=8{,}97\times10^{-4}\ ^\circ\text{C}^{-1}$. Volume extravasado: $\Delta V_{ap}=V_0\,\gamma_{ap}\,\Delta\theta=200\cdot8{,}97\times10^{-4}\cdot25\approx4{,}48\text{ L}$. Alternativa E.

A: à noite a temperatura cai e o volume do combustível diminui, sem derramar. B: com combustível dilatado, o consumidor leva menos massa de combustível pelo mesmo volume. C: $\gamma_{ap}=8{,}97\times10^{-4}$. D: 0,063 L é a dilatação do tanque, e não da gasolina.

Q39
Termologia — Gases — Transformações gasosas e trabalho

Em 2002, comemoram-se 90 anos da descoberta dos raios cósmicos, que são objeto de pesquisa de cientistas brasileiros e russos, que os investigam por meio de balões estratosféricos. No lançamento desses balões, o invólucro impermeável que contém o gás é apenas parcialmente cheio, de forma a prever a grande expansão que o gás sofrerá a elevadas altitudes, onde a pressão e a temperatura são baixas. Assim, o volume do balão tende a aumentar, pois as moléculas do gás realizam trabalho sobre o meio externo. No estudo experimental do comportamento de uma dada massa de um gás, verifica-se que é possível expressar o comportamento através de relações matemáticas simples entre suas variáveis de estado (pressão $P$, volume $V$, e temperatura $T$).

A proposição verdadeira, de acordo com o estudo dos gases e a termodinâmica, é:

A)Numa transformação isocórica, a pressão é constante.
B)Numa transformação isobárica, o gráfico V x T é uma hipérbole.
C)A densidade de um gás é inversamente proporcional à sua temperatura.
D)Na compressão de um gás, o trabalho realizado é positivo.
E)Numa transformação isométrica, o trabalho pode assumir qualquer valor.

Gabarito — resolução Método TEF

C
Resolução

De $pV=nRT$ e $\rho=\dfrac mV$: $\rho=\dfrac{pM}{RT}$. A pressão constante, a densidade é inversamente proporcional à temperatura. Alternativa C (a única que se sustenta).

A: isocórica é a de volume constante. B: na isobárica, $V\propto T$ é uma reta pela origem. D: na compressão o trabalho realizado pelo gás é negativo. E: na isométrica, $\Delta V=0$ e $W=0$.

Q40
Ondas — Acústica — Som e luz: velocidades e comprimento de onda

A audição e a visão são dois sentidos importantes para os seres humanos, tendo em comum em seu funcionamento a captação de ondas, o que é objeto de numerosos estudos na área da Física. Para ouvirmos música ou a voz de uma pessoa, necessitamos de um meio material elástico para que as ondas sonoras se propaguem com velocidade de aproximadamente 340 m/s no ar a 15ºC; quando captadas, tais ondas fazem vibrar o tímpano que se encontra em nossos ouvidos. Já para enxergarmos os objetos, é necessário que a luz proveniente de uma fonte reflita sobre eles e convirja sobre as retinas dos nossos olhos; quando essa convergência sobre a retina não ocorre, é necessário o uso de lentes para correção. Diferentemente do som, a luz não necessita de meio para se propagar, podendo vagar pelo universo vazio indefinidamente com velocidade aproximada de $3\times10^8$ m/s.

Com base nos conhecimentos da Óptica e da Ondulatória, é CORRETO afirmar que:

A)em um dia chuvoso, você escuta o trovão e em seguida vê o relâmpago.
B)miopia é corrigida por lentes convergentes.
C)o ouvido humano pode distinguir sons de 20 Hz até 20.000 Hz de freqüência, portanto o comprimento de onda no ar pode variar de 17 m a 0,17 m.
D)é possível ouvirmos uma explosão no espaço vazio.
E)o tempo que um feixe de luz leva para percorrer a distância que separa o Sol da Terra ($=1{,}5\times10^{11}$ m) é 8 min e 20 s.

Gabarito — resolução Método TEF

E
Resolução

$t=\dfrac{d}{c}=\dfrac{1{,}5\times10^{11}}{3\times10^8}=500\text{ s}=8\text{ min }20\text{ s}$. Alternativa E.

A: a luz é muito mais rápida que o som, então o relâmpago é visto antes do trovão. B: a miopia é corrigida por lentes divergentes. C: $\lambda=\dfrac vf$: $\dfrac{340}{20}=17\text{ m}$ e $\dfrac{340}{20000}=0{,}017\text{ m}$ (e não 0,17 m). D: o som precisa de meio material.

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