Vestibular UFG 2027 · Tipo B · Física: Q49–Q52 e Q61–Q64 · resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Caderno Tipo B. A seção Ciências da Natureza e suas Tecnologias compreende as questões 49 a 72. Neste caderno, foram identificadas oito questões de Física: Q49–Q52 e Q61–Q64.
Prova: Vestibular UFG 2027
Caderno: Tipo B
Física: 8 questões
Q49
Ondulatória — Acústica — Interferência Destrutiva
No transporte coletivo é comum ver pessoas utilizando fones de ouvido com cancelamento ativo de ruído. Esses aparelhos usam microfones para captar o som externo e gerar ondas sonoras ajustadas eletronicamente, que reduzem significativamente o ruído de fundo perceptível, principalmente dos motores dos veículos e das conversas dos passageiros. Esse efeito ocorre por
A)interferência, quando as ondas sonoras se superpõem em oposição de fase.
B)efeito Doppler, quando as ondas sonoras mudam de frequência.
C)refração, quando as ondas sonoras mudam de direção.
D)difração, quando as ondas sonoras contornam obstáculo.
E)polarização, quando as ondas sonoras oscilam em direção seletiva.
Resposta pela resolução
A
Resolução comentada
O cancelamento ativo produz uma onda com mesma frequência do ruído, mas aproximadamente em oposição de fase. Pela superposição, cristas de uma onda coincidem com vales da outra, reduzindo a amplitude resultante percebida pelo usuário.
Alternativa correta: A.
Q50
Física Moderna — Radioatividade — Meia-vida
O recente sucesso do seriado Emergência Radiativa, que dramatiza o acidente radiológico ocorrido em Goiânia em 1987, tem renovado o debate sobre a questão dos dejetos radioativos. Estime-se que quando inadvertidamente foi aberta a cápsula que continha o radioisótopo, havia cerca de $19\,\text{g}$ de Césio 137 ($^{137}\text{Cs}$) ativo. Essa pequena massa conseguiu contaminar uma quantidade enorme de pessoas, animais e objetos. Na operação de descontaminação foram recolhidas mais de seis mil toneladas de material contaminado, contendo cerca de $16\,\text{g}$ de $^{137}\text{Cs}$ radioativo, que sucessivamente foi concretado no aterro de Abadia de Goiás em condições de segurança máxima. Sabendo que o tempo de meia-vida do $^{137}\text{Cs}$ é de $30$ anos, qual é a estimativa para a massa de material que ainda estará ativa no aterro em 2077?
A)$2{,}0\,\text{g}$.
B)$4{,}0\,\text{g}$.
C)$5{,}3\,\text{g}$.
D)$8{,}0\,\text{g}$.
E)$16{,}0\,\text{g}$.
Resposta pela resolução
A
Resolução comentada
A massa relevante é a que foi concentrada no aterro: $16\,\text{g}$. De 1987 a 2077 decorrem $90$ anos, isto é, três meias-vidas de $30$ anos.
Logo, a massa radioativa estimada em 2077 é $2{,}0\,\text{g}$.
Alternativa correta: A.
Q51
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Lei de Faraday
Em carregadores sem fio, quando a base está conectada a uma tomada, uma bobina produz um campo magnético variável. Quando um celular compatível é posicionado sobre a base, a bobina interna do aparelho é atravessada por um campo variável. Como consequência, surge na bobina do celular uma força eletromotriz induzida (f.e.m.), que gera uma corrente elétrica que permite o carregamento da bateria. Considere que a bobina do celular possui $10$ espiras e que o fluxo magnético através de cada espira é de $15{,}0\times10^{-6}\,\text{Wb}$ no instante de $4{,}0\times10^{-5}\,\text{s}$ e de $8{,}0\times10^{-6}\,\text{Wb}$ no instante de $5{,}0\times10^{-5}\,\text{s}$. Sabendo que a f.e.m. é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético, qual é o valor da f.e.m. na bobina do celular?
A)$2\,\text{V}$.
B)$3\,\text{V}$.
C)$7\,\text{V}$.
D)$8\,\text{V}$.
E)$15\,\text{V}$.
Resposta pela resolução
C
Resolução comentada
A variação do fluxo por espira é $|\Delta\Phi|=7{,}0\times10^{-6}\,\text{Wb}$ e o intervalo de tempo é $\Delta t=1{,}0\times10^{-5}\,\text{s}$.
Pela Lei de Faraday, o módulo da f.e.m. é $\varepsilon=N\frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}$.
Física Moderna — Relatividade Restrita — Espaço-tempo
Ao utilizarmos aplicativos de transporte e de entrega de comida, sem perceber, estamos utilizando conhecimentos profundos advindos da Teoria da Relatividade Restrita e Geral. Tal fato ocorre porque o sistema de geolocalização GPS (Global Position System ou Sistema Global de Posicionamento) só funciona se efeitos relativísticos forem considerados. De acordo com a Teoria da Relatividade Restrita, desenvolvida por Einstein no começo do século XX, a velocidade da luz é constante para todos os referenciais inerciais, comportando novos fenômenos, como contração espacial e dilatação temporal, que dependem das velocidades dos observadores e dos objetos observados. Devido a isso, a Teoria da Relatividade Restrita representa uma quebra de paradigma em relação à Mecânica Clássica Newtoniana, revolucionando os conceitos de espaço e de tempo. Diferentemente da Mecânica Newtoniana, na Teoria da Relatividade Restrita
A)o espaço e o tempo são absolutos e independentes de qualquer outra grandeza física.
B)o espaço é absoluto, enquanto o tempo depende do estado de movimento do observador.
C)o espaço depende do estado de movimento do observador, enquanto o tempo é absoluto.
D)o espaço e o tempo dependem do estado de movimento do observador, sendo duas grandezas independentes.
E)o espaço e o tempo dependem do estado de movimento do observador, sendo duas grandezas interligadas.
Resposta pela resolução
E
Resolução comentada
Na Relatividade Restrita, intervalos de espaço e de tempo não são absolutos: dependem do estado de movimento relativo entre observador e fenômeno observado. Além disso, espaço e tempo formam uma estrutura física interligada, o espaço-tempo.
Alternativa correta: E.
Q61
Termologia — Termodinâmica — Ciclos Atkinson e Otto
Em 1882, o engenheiro inglês James Atkinson idealizou um motor a combustão interna com o curso de expansão mais longo que o curso de compressão. Esse motor é mais econômico em relação ao motor criado por Nikolaus Otto. Por possuir uma mecânica de maior complexidade, sua popularização não aconteceu como o motor de Otto, comumente utilizado em veículos comerciais. Avanços tecnológicos recentes, que permitem o controle temporal da abertura e fechamento da válvula de admissão, têm possibilitado que motores modernos, em particular de veículos híbridos, realizem tanto o ciclo de Atkinson como o ciclo de Otto. Na figura a seguir, os ciclos idealizados de Otto e Atkinson estão ajustados com o mesmo calor de entrada $Q$ ($2$-$3$), o mesmo curso de compressão ($1$-$2$) e parte dos cursos de expansão ($3$-$4$) em comum, sendo o curso de expansão de Atkinson ($3$-$4'$).
Sejam $W_{Atk}$ e $W_{Ott}$ os trabalhos realizados nos ciclos Atkinson e Otto, respectivamente, e sejam $Q_{Atk}$ e $Q_{Ott}$ os calores rejeitados nos ciclos Atkinson e Otto, respectivamente. A maior eficiência do motor Atkinson ocorre porque
A)$W_{Atk}>W_{Ott}$ e $Q_{Atk}>Q_{Ott}$.
B)$W_{Atk}>W_{Ott}$ e $Q_{Atk}
C)$W_{Atk}
D)$W_{Atk}Q_{Ott}$.
E)$W_{Atk}
Resposta pela resolução
B
Resolução comentada
Os dois ciclos recebem o mesmo calor no trecho $2\rightarrow3$. O ciclo Atkinson continua a expansão de $4$ até $4'$, aumentando a área interna do ciclo no diagrama $P\times V$. Como essa área representa o trabalho líquido, resulta $W_{Atk}>W_{Ott}$.
A expansão adicional reduz a energia que precisa ser rejeitada ao retornar ao estado inicial. Assim, $Q_{Atk}
Alternativa correta: B.
Q62
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores
Um estudante de mecatrônica está construindo um robô e precisa de uma resistência para completar um circuito. No laboratório há vários resistores idênticos, mas não há resistores com o valor da resistência adequada. Após realizar alguns cálculos, ele constrói uma combinação de resistores, como ilustrado na figura a seguir, que resolve o problema. Os pontos $A$ e $D$ são conectados ao circuito do robô.
O valor da resistência equivalente do circuito é de
A)$\frac{5R}{3}$.
B)$\frac{4R}{3}$.
C)$R$.
D)$\frac{3R}{4}$.
E)$\frac{3R}{5}$.
Resposta pela resolução
E
Resolução comentada
O fio superior liga diretamente $B$ a $D$, portanto esses pontos pertencem ao mesmo nó. Assim, os dois resistores ligados entre $B/D$ e $C$ estão em paralelo:
$R_{BC}=\frac{R}{2}$.
Esse equivalente está em série com o resistor inferior entre $A$ e $C$:
$R_1=R+\frac{R}{2}=\frac{3R}{2}$.
Esse ramo fica em paralelo com o resistor superior entre $A$ e $B/D$:
Um sistema ótico fascinante e acessível às pessoas é o binóculo, composto por um par de tubos interligados por um sistema articulado. Nesse sistema, cada tubo possui uma lente objetiva e uma lente ocular. A lente objetiva capta a luz de um objeto distante e forma uma imagem invertida. A lente ocular, que funciona como uma lupa, corrige a imagem para o observador. Para corrigir a orientação da imagem invertida, coloca-se entre as lentes, em cada tubo, dispositivos simples conhecidos como prismas de Porro. O prisma de Porro é um prisma triangular com seção transversal na forma de um triângulo retângulo isósceles, com duas faces refletoras (catetos) e uma face de transmissão (hipotenusa). Os catetos desviam os raios luminosos devido à reflexão interna total, como ilustrado na figura a seguir.
Para corrigir a orientação da imagem em um binóculo, quantos prismas são necessários e qual a rotação entre eles?
A)Dois prismas girados $45^\circ$ entre si.
B)Dois prismas girados $90^\circ$ entre si.
C)Quatro prismas girados $45^\circ$ entre si.
D)Quatro prismas girados $90^\circ$ entre si.
E)Oito prismas girados $90^\circ$ entre si.
Resposta pela resolução
B
Resolução comentada
Em cada tubo do binóculo, o sistema de Porro utiliza dois prismas de reflexão total. Eles são montados com rotação relativa de $90^\circ$, de modo que as reflexões sucessivas corrijam a orientação da imagem produzida pela objetiva.
Alternativa correta: B.
Q64
Mecânica — Cinemática — Movimento em Trechos
A Onda Verde é um sistema de sincronização semafórica adotado pelas Secretarias de Trânsito em várias capitais brasileiras para favorecer o fluxo de veículos. Para implementar a Onda Verde em uma avenida, semáforos consecutivos separados por $150\,\text{m}$ são programados para abrir em sequência, com intervalo de $20\,\text{s}$ entre a abertura de semáforos sucessivos. Considere um veículo que parte do repouso no primeiro semáforo, exatamente no instante que ele abre. O veículo acelera uniformemente durante os primeiros $10\,\text{s}$ e, em seguida, mantém constante a velocidade atingida até chegar ao segundo semáforo, exatamente no instante que ele abre. Desconsiderando o tempo de reação do motorista, a aceleração do veículo nos primeiros $10\,\text{s}$ para que ele seja favorecido pela Onda Verde é de
A)$0{,}25\,\text{m/s}^2$.
B)$1{,}0\,\text{m/s}^2$.
C)$3{,}0\,\text{m/s}^2$.
D)$4{,}0\,\text{m/s}^2$.
E)$12{,}0\,\text{m/s}^2$.
Resposta pela resolução
B
Resolução comentada
Nos primeiros $10\,\text{s}$, o veículo parte do repouso com aceleração $a$:
$s_1=\frac{a(10)^2}{2}=50a$ e $v=10a$.
Nos $10\,\text{s}$ seguintes, o movimento é uniforme com essa velocidade:
