UFG · 01 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de Goiás

Processo Seletivo UFG 2001 · Primeira Etapa · Prova Verde. As questões de Física têm quatro itens para julgar como Certo ou Errado; aqui cada item é uma questão (numeradas como 27-1, 27-2 etc.). Física — questões 27-1 a 36-4.

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Q27-1
Mecânica — Hidrostática — Esfera em queda com velocidade constante em um fluido (Questão 27, item 1)
Tubo vertical com fluido; esfera descendo com velocidade v ao longo de uma distância L.

Uma esfera de massa $m$ e volume $V$ está em movimento dentro de um tubo que contém um fluido de densidade $\rho$, conforme a figura. Atuam sobre a esfera a força peso, o empuxo e a força de atrito, devido ao fluido.

Sendo a aceleração gravitacional igual a $g$, e considerando-se o movimento da esfera ao longo da distância $L$ com velocidade constante $v$,

Item 1: o empuxo exercido pelo fluido na esfera é $\rho Vg$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

O empuxo é o peso do fluido deslocado: $E=\rho_{fluido}V g=\rho Vg$. O item é Certo.

Q27-2
Mecânica — Hidrostática — Esfera em queda com velocidade constante em um fluido (Questão 27, item 2)
Tubo vertical com fluido; esfera descendo com velocidade v ao longo de uma distância L.

Uma esfera de massa $m$ e volume $V$ está em movimento dentro de um tubo que contém um fluido de densidade $\rho$, conforme a figura. Atuam sobre a esfera a força peso, o empuxo e a força de atrito, devido ao fluido.

Sendo a aceleração gravitacional igual a $g$, e considerando-se o movimento da esfera ao longo da distância $L$ com velocidade constante $v$,

Item 2: a força de atrito sobre a esfera é maior que $mg$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Com velocidade constante, $mg=E+f$ (peso para baixo; empuxo e atrito para cima). Logo $f=mg-\rho Vg

Q27-3
Mecânica — Hidrostática — Esfera em queda com velocidade constante em um fluido (Questão 27, item 3)
Tubo vertical com fluido; esfera descendo com velocidade v ao longo de uma distância L.

Uma esfera de massa $m$ e volume $V$ está em movimento dentro de um tubo que contém um fluido de densidade $\rho$, conforme a figura. Atuam sobre a esfera a força peso, o empuxo e a força de atrito, devido ao fluido.

Sendo a aceleração gravitacional igual a $g$, e considerando-se o movimento da esfera ao longo da distância $L$ com velocidade constante $v$,

Item 3: a variação da energia potencial da esfera é toda dissipada durante o movimento.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

A velocidade é constante, então a energia cinética não varia. A energia potencial perdida, $mgL$, não vira energia cinética: é transferida ao fluido (atrito e empuxo) e dissipada. O item é Certo.

Q27-4
Mecânica — Hidrostática — Esfera em queda com velocidade constante em um fluido (Questão 27, item 4)
Tubo vertical com fluido; esfera descendo com velocidade v ao longo de uma distância L.

Uma esfera de massa $m$ e volume $V$ está em movimento dentro de um tubo que contém um fluido de densidade $\rho$, conforme a figura. Atuam sobre a esfera a força peso, o empuxo e a força de atrito, devido ao fluido.

Sendo a aceleração gravitacional igual a $g$, e considerando-se o movimento da esfera ao longo da distância $L$ com velocidade constante $v$,

Item 4: o trabalho realizado pela força peso sobre a esfera é $mgL$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

O deslocamento vertical é $L$, no sentido do peso: $\tau_P=mgL$. O item é Certo.

Q28-1
Termologia — Gases — Expansão rápida de um gás ideal (Questão 28, item 1)

Um gás ideal está encerrado em um cilindro provido de um êmbolo, que pode se deslocar livremente.

Se o gás sofrer uma expansão rápida,

Item 1: a pressão $p$ e o volume $V$ irão variar de tal modo que o produto $pV$ permanece constante.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Uma expansão rápida não dá tempo para trocas de calor: é aproximadamente adiabática, com $pV^{\gamma}=\text{constante}$. O produto $pV$ constante vale para transformações isotérmicas. O item é Errado.

Q28-2
Termologia — Gases — Expansão rápida de um gás ideal (Questão 28, item 2)

Um gás ideal está encerrado em um cilindro provido de um êmbolo, que pode se deslocar livremente.

Se o gás sofrer uma expansão rápida,

Item 2: sua energia interna diminuirá.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Com $Q\approx0$, a primeira lei dá $\Delta U=-W$. Na expansão, $W>0$, então $\Delta U<0$. O item é Certo.

Q28-3
Termologia — Gases — Expansão rápida de um gás ideal (Questão 28, item 3)

Um gás ideal está encerrado em um cilindro provido de um êmbolo, que pode se deslocar livremente.

Se o gás sofrer uma expansão rápida,

Item 3: a quantidade de calor, trocada entre ele e a vizinhança, será desprezível.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Como o processo é rápido, praticamente não há tempo para troca de calor com a vizinhança. O item é Certo.

Q28-4
Termologia — Gases — Expansão rápida de um gás ideal (Questão 28, item 4)

Um gás ideal está encerrado em um cilindro provido de um êmbolo, que pode se deslocar livremente.

Se o gás sofrer uma expansão rápida,

Item 4: a velocidade média das moléculas aumentará.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

A energia interna de um gás ideal depende só da temperatura. Como $U$ diminui, a temperatura cai e a velocidade média das moléculas diminui. O item é Errado.

Q29-1
Eletricidade — Eletrodinâmica — Chuveiro elétrico (Questão 29, item 1)

Considere um chuveiro cuja chave seletora de temperatura alterna-se entre as posições "Inverno" (água quente) e "Verão" (água morna). A corrente máxima nesse chuveiro é $20\ \text{A}$, e a diferença de potencial (ddp) da rede elétrica local é $220\ \text{V}$. Assim,

Item 1: com o chuveiro em funcionamento, a potência máxima dissipada é $4.400\ \text{W}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

$P_{max}=U\,i_{max}=220\cdot20=4.400\ \text{W}$. O item é Certo.

Q29-2
Eletricidade — Eletrodinâmica — Chuveiro elétrico (Questão 29, item 2)

Considere um chuveiro cuja chave seletora de temperatura alterna-se entre as posições "Inverno" (água quente) e "Verão" (água morna). A corrente máxima nesse chuveiro é $20\ \text{A}$, e a diferença de potencial (ddp) da rede elétrica local é $220\ \text{V}$. Assim,

Item 2: com a chave na posição "Inverno", para um banho quente de $15$ minutos, o consumo de energia elétrica é $1{,}1\ \text{kWh}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Na posição Inverno a potência é a máxima, $4{,}4\ \text{kW}$. Em $15\ \text{min}=0{,}25\ \text{h}$: $E=4{,}4\cdot0{,}25=1{,}1\ \text{kWh}$. O item é Certo.

Q29-3
Eletricidade — Eletrodinâmica — Chuveiro elétrico (Questão 29, item 3)

Considere um chuveiro cuja chave seletora de temperatura alterna-se entre as posições "Inverno" (água quente) e "Verão" (água morna). A corrente máxima nesse chuveiro é $20\ \text{A}$, e a diferença de potencial (ddp) da rede elétrica local é $220\ \text{V}$. Assim,

Item 3: se a ddp da rede elétrica for reduzida à metade, mantendo-se constante a vazão de água que sai do chuveiro, a variação de temperatura da água diminuirá na mesma proporção.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Com $R$ fixo, $P=U^2/R$. Se $U$ cai à metade, $P$ cai a um quarto. Com vazão constante, $\Delta T$ é proporcional a $P$, então diminui a um quarto, e não à metade. O item é Errado.

Q29-4
Eletricidade — Eletrodinâmica — Chuveiro elétrico (Questão 29, item 4)

Considere um chuveiro cuja chave seletora de temperatura alterna-se entre as posições "Inverno" (água quente) e "Verão" (água morna). A corrente máxima nesse chuveiro é $20\ \text{A}$, e a diferença de potencial (ddp) da rede elétrica local é $220\ \text{V}$. Assim,

Item 4: o valor da resistência elétrica é menor com a chave na posição "Verão".

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Em Verão a água é morna, a potência é menor. Com $U$ fixa, $P=U^2/R$, então $R$ é maior em Verão. O item é Errado.

Q30-1
Óptica — Refração — Dispersão da luz em vidro e prisma (Questão 30, item 1)

Considere um estreito feixe de luz branca incidindo sobre um bloco de vidro. A refração desse feixe no vidro dá origem a um espectro colorido, no qual se observam as seguintes cores, na ordem decrescente de suas velocidades de propagação: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O feixe violeta refratado é, então, direcionado a um prisma.

Nesse fenômeno,

Item 1: a dispersão da luz branca ocorre, porque o índice de refração do bloco de vidro é diferente para cada uma das cores.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

A velocidade no vidro varia com a cor, então $n=c/v$ varia com a cor, e cada cor se refrata com desvio diferente. Essa é a causa da dispersão. O item é Certo.

Q30-2
Óptica — Refração — Dispersão da luz em vidro e prisma (Questão 30, item 2)

Considere um estreito feixe de luz branca incidindo sobre um bloco de vidro. A refração desse feixe no vidro dá origem a um espectro colorido, no qual se observam as seguintes cores, na ordem decrescente de suas velocidades de propagação: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O feixe violeta refratado é, então, direcionado a um prisma.

Nesse fenômeno,

Item 2: o desvio da luz violeta é menor do que o desvio da luz vermelha, quando ambas emergem do bloco de vidro.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

O violeta é o mais lento no vidro, tem o maior índice e sofre o maior desvio. O desvio do violeta é maior que o do vermelho. O item é Errado.

Q30-3
Óptica — Refração — Dispersão da luz em vidro e prisma (Questão 30, item 3)

Considere um estreito feixe de luz branca incidindo sobre um bloco de vidro. A refração desse feixe no vidro dá origem a um espectro colorido, no qual se observam as seguintes cores, na ordem decrescente de suas velocidades de propagação: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O feixe violeta refratado é, então, direcionado a um prisma.

Nesse fenômeno,

Item 3: o feixe violeta, ao passar pelo prisma, dará origem a um novo espectro colorido.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

O feixe violeta é monocromático: tem um único índice de refração no prisma, e portanto não se decompõe. O item é Errado.

Q30-4
Óptica — Refração — Dispersão da luz em vidro e prisma (Questão 30, item 4)

Considere um estreito feixe de luz branca incidindo sobre um bloco de vidro. A refração desse feixe no vidro dá origem a um espectro colorido, no qual se observam as seguintes cores, na ordem decrescente de suas velocidades de propagação: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O feixe violeta refratado é, então, direcionado a um prisma.

Nesse fenômeno,

Item 4: se a secção principal do prisma for um triângulo retângulo isósceles, e o feixe violeta incidir perpendicularmente sobre uma das faces, será observada a reflexão interna total. Nesse caso, considere que o ângulo limite é igual a $48^\circ$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Incidindo perpendicularmente em uma face (cateto), o feixe não se desvia e chega à hipotenusa. Como os ângulos agudos do triângulo valem $45^\circ$, o ângulo de incidência na hipotenusa é $45^\circ$. Como $45^\circ<48^\circ$ (ângulo limite), não há reflexão interna total. O item é Errado.

Q31-1
Ondas — Acústica — Instrumentos de cordas (Questão 31, item 1)

Sons musicais podem ser gerados por instrumentos de cordas, como, por exemplo, o contrabaixo, violão, violino, etc. O comprimento das cordas define a faixa de freqüência em cada um desses instrumentos. Neles,

Item 1: os sons são gerados por ondas estacionárias, produzidas nas cordas.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

A corda é fixa nas extremidades, e as ondas refletidas se superpõem às incidentes e formam ondas estacionárias. O item é Certo.

Q31-2
Ondas — Acústica — Instrumentos de cordas (Questão 31, item 2)

Sons musicais podem ser gerados por instrumentos de cordas, como, por exemplo, o contrabaixo, violão, violino, etc. O comprimento das cordas define a faixa de freqüência em cada um desses instrumentos. Neles,

Item 2: cada corda vibra originando uma onda sonora com freqüência igual à freqüência de oscilação da corda.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

A corda faz o ar vibrar na mesma freqüência dela: a freqüência da onda sonora é igual à da fonte. O item é Certo.

Q31-3
Ondas — Acústica — Instrumentos de cordas (Questão 31, item 3)

Sons musicais podem ser gerados por instrumentos de cordas, como, por exemplo, o contrabaixo, violão, violino, etc. O comprimento das cordas define a faixa de freqüência em cada um desses instrumentos. Neles,

Item 3: a onda mecânica transversal na corda produz uma onda sonora transversal.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

O som no ar é onda longitudinal. A onda transversal na corda produz compressões e rarefações no ar, não uma onda sonora transversal. O item é Errado.

Q31-4
Ondas — Acústica — Instrumentos de cordas (Questão 31, item 4)

Sons musicais podem ser gerados por instrumentos de cordas, como, por exemplo, o contrabaixo, violão, violino, etc. O comprimento das cordas define a faixa de freqüência em cada um desses instrumentos. Neles,

Item 4: as freqüências dos sons gerados serão menores quanto menor for o comprimento da corda.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

$f=\dfrac{v}{\lambda}$ com $\lambda=2L/n$, então $f=\dfrac{nv}{2L}$. Quanto menor $L$, maior a freqüência. O item é Errado.

Q32-1
Mecânica — Dinâmica — Papagaio e deflexão do vento (Questão 32, item 1)
Papagaio inclinado a 45 graus, preso por uma linha; o vento incide horizontalmente e é defletido verticalmente para baixo.

Em época de férias escolares, é comum ver pessoas empinando papagaio. O papagaio em vôo, preso à mão de uma pessoa por uma linha ideal, ao interagir com o vento, desvia uma massa de ar na razão de $0{,}30\ \text{kg/s}$. Considere a situação mostrada na figura, na qual o vento incide horizontalmente sobre o papagaio e é defletido verticalmente para baixo.

Os módulos das velocidades dos ventos incidente e defletido são iguais a $6{,}0\ \text{m/s}$. Dessa forma,

Item 1: com o papagaio em equilíbrio a uma determinada altura, a componente vertical da força do vento sobre ele tem o mesmo módulo, a mesma direção e sentido oposto ao seu peso.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

No equilíbrio atuam três forças: peso, força do vento e tração da linha. A linha, inclinada, também tem componente vertical. Logo a componente vertical da força do vento não equilibra sozinha o peso. O item é Errado.

Q32-2
Mecânica — Dinâmica — Papagaio e deflexão do vento (Questão 32, item 2)
Papagaio inclinado a 45 graus, preso por uma linha; o vento incide horizontalmente e é defletido verticalmente para baixo.

Em época de férias escolares, é comum ver pessoas empinando papagaio. O papagaio em vôo, preso à mão de uma pessoa por uma linha ideal, ao interagir com o vento, desvia uma massa de ar na razão de $0{,}30\ \text{kg/s}$. Considere a situação mostrada na figura, na qual o vento incide horizontalmente sobre o papagaio e é defletido verticalmente para baixo.

Os módulos das velocidades dos ventos incidente e defletido são iguais a $6{,}0\ \text{m/s}$. Dessa forma,

Item 2: em um intervalo de $2{,}0\ \text{s}$, o impulso sobre o papagaio é de, aproximadamente, $5{,}1\ \text{N s}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Em $2{,}0\ \text{s}$ passa a massa $m=0{,}30\cdot2{,}0=0{,}60\ \text{kg}$ de ar. Sua variação de momento tem componente horizontal $mv=3{,}6$ (de $6{,}0$ a $0$) e vertical $mv=3{,}6$ (de $0$ a $6{,}0$ para baixo), em módulo:

$$\Delta p=3{,}6\sqrt2\approx5{,}1\ \text{N s}.$$

O impulso sobre o papagaio tem esse módulo (reação ao do ar). O item é Certo.

Q32-3
Mecânica — Dinâmica — Papagaio e deflexão do vento (Questão 32, item 3)
Papagaio inclinado a 45 graus, preso por uma linha; o vento incide horizontalmente e é defletido verticalmente para baixo.

Em época de férias escolares, é comum ver pessoas empinando papagaio. O papagaio em vôo, preso à mão de uma pessoa por uma linha ideal, ao interagir com o vento, desvia uma massa de ar na razão de $0{,}30\ \text{kg/s}$. Considere a situação mostrada na figura, na qual o vento incide horizontalmente sobre o papagaio e é defletido verticalmente para baixo.

Os módulos das velocidades dos ventos incidente e defletido são iguais a $6{,}0\ \text{m/s}$. Dessa forma,

Item 3: a força que o vento exerce no papagaio, enquanto ele estiver parado no ar, tem módulo de $1{,}8\ \text{N}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

$F=\dfrac{I}{\Delta t}=\dfrac{5{,}1}{2{,}0}\approx2{,}5\ \text{N}$ (cada componente vale $0{,}30\cdot6{,}0=1{,}8\ \text{N}$, e o módulo é $1{,}8\sqrt2$). O valor $1{,}8\ \text{N}$ é só uma componente. O item é Errado.

Q32-4
Mecânica — Dinâmica — Papagaio e deflexão do vento (Questão 32, item 4)
Papagaio inclinado a 45 graus, preso por uma linha; o vento incide horizontalmente e é defletido verticalmente para baixo.

Em época de férias escolares, é comum ver pessoas empinando papagaio. O papagaio em vôo, preso à mão de uma pessoa por uma linha ideal, ao interagir com o vento, desvia uma massa de ar na razão de $0{,}30\ \text{kg/s}$. Considere a situação mostrada na figura, na qual o vento incide horizontalmente sobre o papagaio e é defletido verticalmente para baixo.

Os módulos das velocidades dos ventos incidente e defletido são iguais a $6{,}0\ \text{m/s}$. Dessa forma,

Item 4: para fazer o papagaio subir, a pessoa deverá correr em sentido oposto ao do vento. Nesse caso, o módulo da velocidade do vento defletido diminuirá.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Correndo contra o vento, a velocidade do vento em relação ao papagaio aumenta, e o módulo da velocidade do vento defletido (em relação a ele) também aumenta, não diminui. O item é Errado.

Q33-1
Termologia — Calorimetria — Aquecimento de 200 g de água (Questão 33, item 1)
Gráfico T (ºC) por t (min): T = 0 ºC de 0 a 1 min; sobe até 100 ºC em 2,25 min; fica em 100 ºC até 9 min e volta a subir.

No gráfico, está representada a variação da temperatura em função do tempo de uma massa de $200\ \text{g}$ d'água. Suponha que a fonte forneceu energia térmica a uma potência constante desde o instante $t=0$, e que toda essa energia foi utilizada para aquecer a água. Dado: $c=1{,}0\ \text{cal/g}^\circ\text{C}$.

Analisando-se o gráfico, pode-se afirmar que

Item 1: no primeiro minuto, não ocorreu absorção de calor.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Durante o primeiro minuto a temperatura fica em $0\ ^\circ\text{C}$, mas a fonte fornece energia à potência constante: é a fusão (mudança de fase), que absorve calor sem variar a temperatura. O item é Errado.

Q33-2
Termologia — Calorimetria — Aquecimento de 200 g de água (Questão 33, item 2)
Gráfico T (ºC) por t (min): T = 0 ºC de 0 a 1 min; sobe até 100 ºC em 2,25 min; fica em 100 ºC até 9 min e volta a subir.

No gráfico, está representada a variação da temperatura em função do tempo de uma massa de $200\ \text{g}$ d'água. Suponha que a fonte forneceu energia térmica a uma potência constante desde o instante $t=0$, e que toda essa energia foi utilizada para aquecer a água. Dado: $c=1{,}0\ \text{cal/g}^\circ\text{C}$.

Analisando-se o gráfico, pode-se afirmar que

Item 2: a potência da fonte térmica é de $16\ \text{kcal/min}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Entre $1$ e $2{,}25\ \text{min}$ ($1{,}25\ \text{min}$) a água aquece de $0$ a $100\ ^\circ\text{C}$: $Q=mc\Delta T=200\cdot1{,}0\cdot100=2{,}0\times10^{4}\ \text{cal}=20\ \text{kcal}$. Então

$$P=\frac{20}{1{,}25}=16\ \text{kcal/min}.$$

O item é Certo.

Q33-3
Termologia — Calorimetria — Aquecimento de 200 g de água (Questão 33, item 3)
Gráfico T (ºC) por t (min): T = 0 ºC de 0 a 1 min; sobe até 100 ºC em 2,25 min; fica em 100 ºC até 9 min e volta a subir.

No gráfico, está representada a variação da temperatura em função do tempo de uma massa de $200\ \text{g}$ d'água. Suponha que a fonte forneceu energia térmica a uma potência constante desde o instante $t=0$, e que toda essa energia foi utilizada para aquecer a água. Dado: $c=1{,}0\ \text{cal/g}^\circ\text{C}$.

Analisando-se o gráfico, pode-se afirmar que

Item 3: a temperatura da água para $t=2\ \text{min}$ é $80\ ^\circ\text{C}$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

O aquecimento começa em $t=1\ \text{min}$. Em $t=2\ \text{min}$ passou $1\ \text{min}$ de aquecimento: $Q=16\ \text{kcal}$, e $\Delta T=\dfrac{16.000}{200\cdot1{,}0}=80\ ^\circ\text{C}$. O item é Certo.

Q33-4
Termologia — Calorimetria — Aquecimento de 200 g de água (Questão 33, item 4)
Gráfico T (ºC) por t (min): T = 0 ºC de 0 a 1 min; sobe até 100 ºC em 2,25 min; fica em 100 ºC até 9 min e volta a subir.

No gráfico, está representada a variação da temperatura em função do tempo de uma massa de $200\ \text{g}$ d'água. Suponha que a fonte forneceu energia térmica a uma potência constante desde o instante $t=0$, e que toda essa energia foi utilizada para aquecer a água. Dado: $c=1{,}0\ \text{cal/g}^\circ\text{C}$.

Analisando-se o gráfico, pode-se afirmar que

Item 4: de $0$ a $9$ minutos, ocorreram três transições de fase.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Há dois patamares: de $0$ a $1\ \text{min}$ (fusão, a $0\ ^\circ\text{C}$) e de $2{,}25$ a $9\ \text{min}$ (vaporização, a $100\ ^\circ\text{C}$). São duas transições, e não três. O item é Errado.

Q34-1
Eletricidade — Eletromagnetismo — Indução eletromagnética em uma bobina (Questão 34, item 1)
Esquema do enunciado (reconstruído, pois a figura do PDF está cortada): ímã sendo aproximado de uma bobina de N espiras ligada a um resistor R, com corrente i.

O funcionamento de um gerador elétrico tem por base o movimento relativo entre um ímã e uma bobina. Considere um ímã aproximando-se de uma bobina formada por $N$ espiras de um fio condutor, como representado na figura.

A corrente elétrica induzida na bobina

Item 1: cria um campo magnético que se opõe à variação do fluxo magnético através dela.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

É a lei de Lenz: a corrente induzida gera um campo que se opõe à variação do fluxo que a produziu. O item é Certo.

Q34-2
Eletricidade — Eletromagnetismo — Indução eletromagnética em uma bobina (Questão 34, item 2)
Esquema do enunciado (reconstruído, pois a figura do PDF está cortada): ímã sendo aproximado de uma bobina de N espiras ligada a um resistor R, com corrente i.

O funcionamento de um gerador elétrico tem por base o movimento relativo entre um ímã e uma bobina. Considere um ímã aproximando-se de uma bobina formada por $N$ espiras de um fio condutor, como representado na figura.

A corrente elétrica induzida na bobina

Item 2: terá intensidade proporcional a $N$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

$\varepsilon=-N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$, proporcional a $N$, e $i=\varepsilon/R$ cresce no mesmo sentido. O item é Certo.

Q34-3
Eletricidade — Eletromagnetismo — Indução eletromagnética em uma bobina (Questão 34, item 3)
Esquema do enunciado (reconstruído, pois a figura do PDF está cortada): ímã sendo aproximado de uma bobina de N espiras ligada a um resistor R, com corrente i.

O funcionamento de um gerador elétrico tem por base o movimento relativo entre um ímã e uma bobina. Considere um ímã aproximando-se de uma bobina formada por $N$ espiras de um fio condutor, como representado na figura.

A corrente elétrica induzida na bobina

Item 3: depende da velocidade de aproximação do ímã.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Quanto mais rápida a aproximação, mais rápida a variação do fluxo, maior a fem e maior a corrente. O item é Certo.

Q34-4
Eletricidade — Eletromagnetismo — Indução eletromagnética em uma bobina (Questão 34, item 4)
Esquema do enunciado (reconstruído, pois a figura do PDF está cortada): ímã sendo aproximado de uma bobina de N espiras ligada a um resistor R, com corrente i.

O funcionamento de um gerador elétrico tem por base o movimento relativo entre um ímã e uma bobina. Considere um ímã aproximando-se de uma bobina formada por $N$ espiras de um fio condutor, como representado na figura.

A corrente elétrica induzida na bobina

Item 4: terá seu sentido invertido quando o ímã estiver saindo dela.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Na aproximação o fluxo aumenta; no afastamento, diminui. Por Lenz, o sentido da corrente se inverte. O item é Certo.

Q35-1
Mecânica — Dinâmica — Barco com ventilador (Questão 35, item 1)

Considere um barco à vela, inicialmente em repouso num lago, num dia de calmaria. Com a intenção de compensar a ausência de ventos, um ventilador suficientemente potente é fixado no barco, próximo à vela, e ligado.

Desse modo,

Item 1: o ar deslocado pelo ventilador empurra a vela, colocando o barco em movimento.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

O ventilador empurra o ar, que empurra a vela, mas o ar também empurra o ventilador no sentido oposto. Todas essas forças são internas ao sistema barco + ventilador + vela, e a resultante externa horizontal é nula: o barco continua em repouso. O item é Errado.

Q35-2
Mecânica — Dinâmica — Barco com ventilador (Questão 35, item 2)

Considere um barco à vela, inicialmente em repouso num lago, num dia de calmaria. Com a intenção de compensar a ausência de ventos, um ventilador suficientemente potente é fixado no barco, próximo à vela, e ligado.

Desse modo,

Item 2: por causa da presença de forças de interação entre o barco, a vela e o ventilador, a quantidade de movimento do sistema não se conserva.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Forças de interação entre partes do sistema são internas e não alteram a quantidade de movimento total. Sem forças externas horizontais, ela se conserva. O item é Errado.

Q35-3
Mecânica — Dinâmica — Barco com ventilador (Questão 35, item 3)

Considere um barco à vela, inicialmente em repouso num lago, num dia de calmaria. Com a intenção de compensar a ausência de ventos, um ventilador suficientemente potente é fixado no barco, próximo à vela, e ligado.

Desse modo,

Item 3: a força do ar sobre o ventilador forma um par ação-reação com a força que o ar faz sobre a vela.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

Um par ação-reação envolve os mesmos dois corpos: a força do ar sobre o ventilador tem como reação a força do ventilador sobre o ar. A força do ar sobre a vela não é sua reação. O item é Errado.

Q35-4
Mecânica — Dinâmica — Barco com ventilador (Questão 35, item 4)

Considere um barco à vela, inicialmente em repouso num lago, num dia de calmaria. Com a intenção de compensar a ausência de ventos, um ventilador suficientemente potente é fixado no barco, próximo à vela, e ligado.

Desse modo,

Item 4: retirando-se a vela, a quantidade de movimento adquirida pelo sistema (barco + ventilador) terá o mesmo módulo da quantidade de movimento do ar empurrado pelo ventilador.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Sem a vela, o barco com o ventilador e o ar formam um sistema isolado, que parte do repouso, com $\vec p_{total}=0$. Então $\vec p_{barco+vent}=-\vec p_{ar}$: mesmo módulo, sentidos opostos. O item é Certo.

Q36-1
Eletricidade — Eletrostática — Impressora a jato de tinta (Questão 36, item 1)
Gerador de gotas, unidade de carga e sistema de deflexão com placa superior positiva e inferior negativa; a gota se desvia para cima até o papel.

Em uma impressão a jato de tinta, as letras são formadas por pequenas gotas de tinta que incidem sobre o papel. A figura mostra os principais elementos desse tipo de impressora. As gotas, após serem eletrizadas na unidade de carga, têm suas trajetórias modificadas no sistema de deflexão (placas carregadas), atingindo o papel em posições que dependem de suas cargas elétricas. Suponha que uma gota de massa $m$ e de carga elétrica $q$, entre no sistema de deflexão com velocidade $v_0$ ao longo do eixo $x$. Considere a diferença de potencial, $V$, entre as placas, o comprimento, $L$, das placas e a distância, $d$, entre elas.

Se a gota descrever a trajetória mostrada na figura, pode-se afirmar que

Item 1: sua carga elétrica é positiva.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

A gota é desviada para cima, em direção à placa superior, que é positiva. Cargas de sinais opostos se atraem, então a gota é negativa. O item é Errado.

Q36-2
Eletricidade — Eletrostática — Impressora a jato de tinta (Questão 36, item 2)
Gerador de gotas, unidade de carga e sistema de deflexão com placa superior positiva e inferior negativa; a gota se desvia para cima até o papel.

Em uma impressão a jato de tinta, as letras são formadas por pequenas gotas de tinta que incidem sobre o papel. A figura mostra os principais elementos desse tipo de impressora. As gotas, após serem eletrizadas na unidade de carga, têm suas trajetórias modificadas no sistema de deflexão (placas carregadas), atingindo o papel em posições que dependem de suas cargas elétricas. Suponha que uma gota de massa $m$ e de carga elétrica $q$, entre no sistema de deflexão com velocidade $v_0$ ao longo do eixo $x$. Considere a diferença de potencial, $V$, entre as placas, o comprimento, $L$, das placas e a distância, $d$, entre elas.

Se a gota descrever a trajetória mostrada na figura, pode-se afirmar que

Item 2: $L/v_0$ é o tempo necessário para ela atravessar o sistema de deflexão.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Na direção $x$ não há força, então $v_x=v_0$ é constante e $t=L/v_0$. O item é Certo.

Q36-3
Eletricidade — Eletrostática — Impressora a jato de tinta (Questão 36, item 3)
Gerador de gotas, unidade de carga e sistema de deflexão com placa superior positiva e inferior negativa; a gota se desvia para cima até o papel.

Em uma impressão a jato de tinta, as letras são formadas por pequenas gotas de tinta que incidem sobre o papel. A figura mostra os principais elementos desse tipo de impressora. As gotas, após serem eletrizadas na unidade de carga, têm suas trajetórias modificadas no sistema de deflexão (placas carregadas), atingindo o papel em posições que dependem de suas cargas elétricas. Suponha que uma gota de massa $m$ e de carga elétrica $q$, entre no sistema de deflexão com velocidade $v_0$ ao longo do eixo $x$. Considere a diferença de potencial, $V$, entre as placas, o comprimento, $L$, das placas e a distância, $d$, entre elas.

Se a gota descrever a trajetória mostrada na figura, pode-se afirmar que

Item 3: o módulo de sua aceleração é $qV/md$.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

A
Resolução

Entre as placas $E=V/d$, a força vale $F=|q|E=|q|V/d$, e a aceleração é $a=F/m=\dfrac{|q|V}{md}$. O item é Certo.

Q36-4
Eletricidade — Eletrostática — Impressora a jato de tinta (Questão 36, item 4)
Gerador de gotas, unidade de carga e sistema de deflexão com placa superior positiva e inferior negativa; a gota se desvia para cima até o papel.

Em uma impressão a jato de tinta, as letras são formadas por pequenas gotas de tinta que incidem sobre o papel. A figura mostra os principais elementos desse tipo de impressora. As gotas, após serem eletrizadas na unidade de carga, têm suas trajetórias modificadas no sistema de deflexão (placas carregadas), atingindo o papel em posições que dependem de suas cargas elétricas. Suponha que uma gota de massa $m$ e de carga elétrica $q$, entre no sistema de deflexão com velocidade $v_0$ ao longo do eixo $x$. Considere a diferença de potencial, $V$, entre as placas, o comprimento, $L$, das placas e a distância, $d$, entre elas.

Se a gota descrever a trajetória mostrada na figura, pode-se afirmar que

Item 4: ocorre um aumento de sua energia potencial elétrica.

Formato original: julgar cada item como Certo (C) ou Errado (E). Cada item da prova está apresentado aqui como uma questão independente.

A)Certo
B)Errado

Gabarito UFG 2001 (Primeira Etapa, Prova Verde)

B
Resolução

A força elétrica realiza trabalho positivo sobre a gota ao longo do deslocamento (ela se aproxima da placa que a atrai), então a energia potencial elétrica diminui e a energia cinética aumenta. O item é Errado.

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