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UEMA PAES 2021 · prova de 04/07

4 questões de Física com resolução e análise pelo Método TEF.

Q29
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão perpendicular

São Luís tem uma média mensal de 550 acidentes de trânsito segundo dados da Secretaria Municipal de Trânsito e Transportes (SMTT). A capital maranhense tem como principais causas de acidentes o excesso de velocidade e a falta de obediência às normas de trânsito. A maioria dos acidentes ocorrem nos grandes corredores de trânsito da capital maranhense. Foi o que aconteceu em um cruzamento, conforme imagem abaixo. Um carro com massa de 1600 kg que se deslocava de oeste para leste, com uma velocidade de módulo igual a 72 km/h, colidiu com uma caminhonete de massa igual a 2400 kg que se deslocava do sul para o norte, com uma velocidade em módulo de 36 km/h. Em virtude da colisão, os dois veículos seguiram engavetados como um único corpo, na direção nordeste. de-transito-ocorrem-por-mes-em-avenidas-de-sao-luis/ (Adaptada) Considerando a situação descrita acima e que, no momento da colisão, estava chovendo muito e, por isso, o atrito entre os veículos e a estrada pode ser desprezado, o módulo da velocidade, no momento em que os dois veículos movem-se juntos, na direção nordeste, em m/s, é igual a

Veículos com movimentos perpendiculares para leste e norte, unidos após colisão.
Figura do caderno original
A)
B)
C)
D)
E)

PAES 2021 · prova de 04/07

E
Resolução

$$v_1=20\ \text{m/s}$$

$$v_2=10\ \text{m/s}$$

$$p_x=1600\cdot20$$

$$p_x=32000\ \text{kg m/s}$$

$$p_y=2400\cdot10$$

$$p_y=24000\ \text{kg m/s}$$

$$p=\sqrt{32000^2+24000^2}$$

$$p=40000\ \text{kg m/s}$$

$$v_f=\frac{40000}{1600+2400}$$

$$v_f=10\ \text{m/s}$$

Alternativa correta: E.

Q30
Termologia — Dilatação — Expansão volumétrica

Torre Eiffel Ela foi construída em 1889, em Paris, como parte das comemorações do centenário da Revolução Francesa. Inaugurada, em março de 1889, a torre Eiffel, ou “Dama de Ferro”, como ficou conhecida na época, comparada às pirâmides do Egito por seu idealizador, possui 7 mil toneladas de ferro e 3 mil toneladas de materiais variados, e levou só dois anos para ficar pronta. A construção foi um enorme desafio para a engenharia da época porque possui 300 m de altura e fica 15 cm mais alta no verão, devido à dilatação térmica do ferro. No seu topo, tem várias antenas de rádio cuja esfera de aço de cada antena tem raio de 10 m para garantir estabilidade contra ventos fortes. No verão parisiense, essas esferas sofrem uma variação de 5,04 m3 quando a temperatura chega a 30°C. Uma das esferas da antena de transmissão no topo da torre precisa ser substituída por outra, de mesmo material, cujo volume é 250 m3 a 2 °C. Qual a variação de volume, em m3, dessa esfera quando a temperatura chegar a 42 °C? Considere π=3

A)$3\times10^6$
B)$4\times10^7$
C)$1\times10^5$
D)$56\times10^{-1}$
E)$42\times10^{-2}$

PAES 2021 · prova de 04/07

E
Resolução

Fora do desempenho automático. A ressalva abaixo distingue os dados da questão da resposta registrada no documento da banca.

Com raio de 10 m e a aproximação π=3:

$$V_{ref}=\frac43\cdot3\cdot10^3$$

$$V_{ref}=4000\ \text{m}^3$$

Para reproduzir o resultado oficial, toma-se 30 °C como variação de temperatura da esfera de referência:

$$\beta=\frac{5{,}04}{4000\cdot30}$$

$$\beta=4{,}2\times10^{-5}\ \text{°C}^{-1}$$

$$\Delta V=250\cdot\beta\cdot(42-2)$$

$$\Delta V=0{,}42\ \text{m}^3$$

Essa leitura equivale a supor referência a 0 °C, não expressamente fornecida. A questão fica fora do desempenho automático, com o registro oficial preservado.

Resposta registrada no gabarito oficial: E.

Q31
Eletricidade — Eletromagnetismo — Campo de solenoide

Um equipamento de ressonância magnética usa um solenoide para produzir campo de 1,5 T com corrente de 20 A. Qual é o número de espiras por centímetro? Considere $\mu=1{,}25\times10^{-6}\ \text{T m/A}$.

A)$6\times10^4$
B)$6\times10^2$
C)$120\times10^3$
D)$8{,}3\times10^{-3}$
E)$12\times10^2$

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B
Resolução

$$B=\mu nI$$

$$n=\frac{1{,}5}{(1{,}25\times10^{-6})\cdot20}$$

$$n=60000\ \text{espiras/m}$$

$$n=600\ \text{espiras/cm}$$

A expressão adota o modelo de solenoide longo com campo aproximadamente uniforme no interior.

Alternativa correta: B.

Q32
Física Moderna — Física Quântica — Energia ultravioleta

Uma cabine emite luz ultravioleta de comprimento de onda 300 nm. Qual é a energia de um fóton, em elétrons-volts? Adote $h=4{,}14\times10^{-15}\ \text{eV s}$ e $c=3{,}0\times10^8\ \text{m/s}$.

A)$4{,}14\times10^6$
B)$12{,}42\times10^{-13}$
C)$4{,}14\times10^{-3}$
D)372,6
E)4,14

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E
Resolução

$$E=\frac{hc}{\lambda}$$

$$E=\frac{(4{,}14\times10^{-15})(3{,}0\times10^8)}{300\times10^{-9}}$$

$$E=4{,}14\ \text{eV}$$

O cálculo é da energia de um fóton; não determina por si só uma dose de desinfecção.

Alternativa correta: E.

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