CEFET-MG 2003.2 (Ensino Superior): prova de Física com gabarito e resolução

Q21

Mecânica — Estática — Máquina simples para levantar o tacho com menos força

Vovó Elvira deve retirar um tacho de goiabada do fogo rapidamente para que o doce não se queime. O tacho com o doce tem a massa total de 120 kg, mas vovó consegue levantar apenas 30 kg. A máquina simples capaz de permitir que ela execute sua tarefa está melhor representada na alternativa

Uma polia fixa no teto; a corda sai do tacho, passa pela polia e é puxada pela senhora.

Três polias fixas lado a lado no teto; a corda passa por elas até a senhora.

Alavanca: barra apoiada em um fio preso ao teto perto da extremidade do tacho, e a senhora puxa a outra ponta, mais distante do apoio.

Alavanca: barra apoiada em um fio preso ao teto mais perto da senhora do que do tacho.

Alavanca: barra apoiada em um fio preso ao teto muito perto da senhora, longe do tacho.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q21

Resolução

Para erguer 120 kg com a força de 30 kg, é preciso uma vantagem mecânica próxima de 4, o que só uma alavanca interfixa com o apoio perto da carga oferece.

Nas polias fixas (a e b) a força é igual ao peso: não há vantagem mecânica. Nas alavancas, vale $F_{pessoa}\cdot b_{pessoa}=P\cdot b_{carga}$: quanto mais perto da carga está o apoio, menor é a força necessária. Entre c, d e e, é em c que o braço da pessoa é maior que o braço da carga (em d e e acontece o contrário, e a força necessária seria maior que o peso).

Q22

Mecânica — Quantidade de movimento — Santo que cai sobre o rapaz de skate

Um rapaz de 78 kg trafegava com seu skate de 2 kg, a 10 m/s, em uma via plana e horizontal, quando passou em frente a uma vitrine com diversos automóveis e suspirou: “Quando é que terei um desses? Só no dia de São Nunca!” Logo em seguida, o referido santo, de 120 kg, caiu verticalmente nos ombros do rapaz a 20 m/s. Desprezando as perdas por atrito, a velocidade do conjunto (rapaz+skate+santo), na direção horizontal, em m/s, logo após a queda do santo, foi:

A)2.

B)4.

C)8.

D)16.

E)30.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q22

Resolução

Na direção horizontal, a quantidade de movimento se conserva. O santo cai na vertical e não tem componente horizontal:

$$(78+2)\cdot10=(78+2+120)\,v\;\Rightarrow\;v=\frac{800}{200}=4\text{ m/s}$$

Q23

Mecânica — Trabalho e energia — Efeito de dobrar a força aplicada

Um veículo, inicialmente em repouso, foi empurrado ao longo de 50 metros, com uma força constante, adquirindo a velocidade final v. Se o veículo fosse empurrado por duas pessoas, cada uma aplicando a mesma força da primeira, a partir das mesmas condições iniciais, no mesmo percurso, a velocidade final do veículo seria:

A)$\sqrt{v}$.

B)$v\sqrt{2}$.

C)2v.

D)4v.

E)$v^{2}$.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q23

Resolução

Pelo teorema trabalho–energia, $F\,d=\tfrac12\,m\,v^2$. Com força $2F$ no mesmo percurso, o trabalho dobra:

$$2F\,d=\tfrac12\,m\,v'^2\;\Rightarrow\;v'^2=2v^2\;\Rightarrow\;v'=v\sqrt{2}$$

Q24

Mecânica — Leis de Newton — Forças em duas pessoas em equilíbrio

Você está observando um espetáculo em pé, parado, com sua namorada nas costas e seu esforço é maior do que o dela. A esse respeito, é correto afirmar que

A)a força de reação ao seu peso atua sobre o corpo de sua namorada.

B)além do próprio peso, você está sujeito à reação do peso de sua namorada.

C)a força resultante sobre sua namorada é nula, mas sobre você é igual ao peso dos dois.

D)a força resultante sobre você é igual à força resultante sobre sua namorada e ambas são nulas.

E)a força que sua namorada exerce sobre você é maior do que a força que você exerce sobre ela.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q24

Resolução

Ambos estão em repouso: a resultante sobre cada um é nula (alternativa d).

a) A reação ao peso atua no centro da Terra. b) A reação ao peso da namorada atua na Terra, e não em você. c) A resultante sobre você também é nula. e) Ação e reação têm o mesmo módulo (terceira lei).

Q25

Mecânica — Movimento circular — Velocidade tangencial em dois pontos de um disco

A figura mostra um disco girando com velocidade angular constante em torno do eixo C. Em relação à velocidade tangencial no ponto A (v_A) e no ponto B (v_B), é correto afirmar que V_B é igual a

Disco de centro C; sobre um mesmo raio, o ponto A está a meia distância entre C e B, e B fica perto da borda; seta indica o sentido de rotação.

A)v_A/2 .

B)v_A .

C)2 v_A .

D)4 v_A .

E)v_A² .

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q25

Resolução

Com $\omega$ constante, $v=\omega\,r$. Na figura, B está a uma distância de C aproximadamente igual ao dobro da de A:

$$v_B=\omega\,r_B=\omega\cdot2\,r_A=2\,v_A$$

Q26

Ondas — Ondas em cordas — Velocidade de um pulso em dois segmentos

Um alpinista está preso a uma corda constituída por dois segmentos: o segmento 1, de comprimento l₁ e massa específica linear µ₁, e o segmento 2, de comprimento l₂ (l₂<l₁) e massa específica linear µ₂ (µ₂ >µ₁). O alpinista dá uma batida na corda para enviar uma mensagem (pulso) à companheira que se encontra no topo. Considerando a velocidade de propagação do pulso na corda 1 (v₁) e na corda 2 (v₂), é correto afirmar que

Alpinista pendurado em uma corda, com o segmento 1 (mais longo, na parte de baixo) e o segmento 2 (mais curto e escuro, na parte de cima), até a companheira no topo do paredão.

A)v₁ > v₂, pois µ₁ < µ₂.

B)v₁ < v₂, pois l₁ < l₂.

C)v₁ = v₂, pois o pulso é o mesmo.

D)v₁ = v₂, pois a velocidade só depende da fonte.

E)v₁ > v₂, pois a tensão no segmento 1 é maior do que no segmento 2.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q26

Resolução

A velocidade de um pulso em uma corda é

$$v=\sqrt{\frac{T}{\mu}}$$

Desprezando o peso da corda, a tração é a mesma nos dois segmentos (o peso do alpinista). Como $\mu_1<\mu_2$, resulta $v_1>v_2$ (alternativa a). A velocidade não depende do comprimento (b) nem da fonte (d), e muda de um meio para o outro (c).

Q27

Ondas — Acústica — Efeito Doppler a partir das frentes de onda

Os círculos da figura representam a perturbação produzida no ar por uma fonte sonora. Em relação ao movimento, à freqüência real (f) e à freqüência aparente (f_a) da fonte ouvida por um observador na posição P (lado direito), é correto afirmar que a fonte se move para a

Cinco círculos não concêntricos, todos tangentes do lado direito, com o menor à direita; o observador P está à direita dos círculos.

A)direita e f < f_a .

B)direita e f > f_a .

C)esquerda e f < f_a .

D)esquerda e f > f_a .

E)esquerda e f = f_a .

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q27

Resolução

As frentes de onda mais recentes são as menores. Elas estão do lado direito e mais juntas nesse lado, então a fonte se desloca para a direita, aproximando-se de P. Para o observador, os comprimentos de onda ficam menores e a frequência aparente aumenta:

$$f_a>f$$

Q28

Óptica — Espelhos esféricos — Distância do rosto a um espelho côncavo

Emílio observa-se em um espelho côncavo e vê seu rosto direito (não invertido) e ampliado 3 vezes. Se o raio de curvatura do espelho for de 90 cm, a distância do rosto de Emílio ao espelho, em centímetros, será

A)10.

B)15.

C)30.

D)45.

E)90.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q28

Resolução

O foco é $f=R/2=45\text{ cm}$. A imagem direita e ampliada é virtual, com $A=+3$:

$$A=\frac{f}{f-p}=3\;\Rightarrow\;f-p=\frac{f}{3}\;\Rightarrow\;p=\frac{2f}{3}=30\text{ cm}$$

Q29

Óptica — Lentes — Lente de maior poder de ampliação

Entre as lentes representadas abaixo, identifique aquela que possui maior poder de ampliação.

Lente de bordas grossas e centro fino (divergente).

Lente de faces curvas no mesmo sentido, de bordas mais grossas que o centro.

Lente plano-convexa mais larga e menos curva.

Lente biconvexa de bordas finas e centro grosso, com faces muito curvas.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q29

Resolução

Só lentes de bordas finas (convergentes) ampliam objetos. Quanto maior a curvatura das faces, menor é a distância focal e maior é o poder de ampliação ($C=1/f$). A lente e é biconvexa e a mais curva, com a menor distância focal.

Q30

Óptica — Refração — Tempo de percurso da luz entre dois meios

Um feixe luminoso, ao passar da substância A para a substância B, aproxima-se da normal. Nesse caso, a velocidade da luz na substância A é maior do que na substância B.

Raio de luz que parte do ponto A, na substância A (acima), atravessa a interface e chega ao ponto B, na substância B (abaixo), aproximando-se da normal tracejada.

É correto afirmar que o tempo gasto pela luz para ir do ponto A ao ponto B

A)independe da velocidade da luz na substância A.

B)independe da velocidade da luz na substância B.

C)é maior na trajetória da figura do que se fosse em linha reta.

D)é idêntico na trajetória da figura ao que gastaria se fosse em linha reta.

E)é menor na trajetória mais longa da figura do que se fosse em linha reta.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q30

Resolução

Pelo princípio de Fermat, a luz segue o caminho de menor tempo entre dois pontos. Como a velocidade em A é maior que em B, compensa percorrer mais distância em A e menos em B: a trajetória refratada é mais longa, mas leva menos tempo que a linha reta (alternativa e).

Q31

Eletricidade — Associação de resistores — Completar a tabela de correntes e ddps

As questões 31, 32 e 33 referem-se ao circuito e à tabela que representa os valores de corrente elétrica e a diferença de potencial (ddp) referentes aos quatro resistores do circuito abaixo. A fem da fonte (V_f) aplicada ao circuito é de 6 volts.

Circuito com fonte Vf e resistor R1 em série com R2 e R3 em paralelo, e R4 no ramo inferior; abaixo, tabela com corrente e ddp: R1 2,4 A e z; R2 x e 3,6 V; R3 0,6 A e w; R4 y e 1,2 V.

Os valores que completam a tabela, (x), (y), (z) e (w), são, respectivamente:

A)1,2; 0,6; 6,0; 2,4

B)1,2; 1,2; 6,0; 2,4

C)1,8; 0,6; 1,2; 2,4

D)1,8; 2,4; 1,2; 3,6

E)2,4; 1,8; 1,2; 3,6

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q31

Resolução

R1 e R4 estão em série com o conjunto R2∥R3, então a corrente de 2,4 A passa por R1 e R4: $y=2{,}4\text{ A}$. Em R2 e R3, em paralelo: $x+0{,}6=2{,}4\;\Rightarrow\;x=1{,}8\text{ A}$ e $w=3{,}6\text{ V}$ (a mesma ddp de R2).

Na malha: $6{,}0=z+3{,}6+1{,}2\;\Rightarrow\;z=1{,}2\text{ V}$.

Resposta: 1,8; 2,4; 1,2; 3,6.

Q32

Eletricidade — Associação de resistores — Valores dos resistores

Considere o circuito e a tabela abaixo, com fem da fonte (V_f) de 6 volts.

Os valores dos resistores R₁, R₂, R₃ e R₄, em ohms, são, respectivamente:

A)0,5; 0,5; 4; 2

B)0,5; 2; 6; 0,5

C)2; 0,5; 4; 2

D)2; 4; 0,5; 6

E)4; 6; 0,5; 2

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q32

Resolução

Com a tabela completa ($z=1{,}2\text{ V}$, $x=1{,}8\text{ A}$, $w=3{,}6\text{ V}$, $y=2{,}4\text{ A}$) e $R=U/i$:

$$R_1=\frac{1{,}2}{2{,}4}=0{,}5\ \Omega,\quad R_2=\frac{3{,}6}{1{,}8}=2\ \Omega,\quad R_3=\frac{3{,}6}{0{,}6}=6\ \Omega,\quad R_4=\frac{1{,}2}{2{,}4}=0{,}5\ \Omega$$

Q33

Eletricidade — Associação de resistores — Resistência total e potência dissipada

Considere o circuito e a tabela abaixo, com fem da fonte (V_f) de 6 volts.

Os valores da resistência total e da potência total dissipada no circuito, em ohms e watts, são, respectivamente:

A)2,5 e 14,4

B)3 e 26,1

C)5 e 52,2

D)7,5 e 21,6

E)9 e 7,2

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q33

Resolução

A corrente total é 2,4 A, com $V_f=6{,}0\text{ V}$:

$$R_{tot}=\frac{6{,}0}{2{,}4}=2{,}5\ \Omega\qquad P=V_f\,i=6{,}0\cdot2{,}4=14{,}4\text{ W}$$

Conferência: $0{,}5+\dfrac{2\cdot6}{2+6}+0{,}5=0{,}5+1{,}5+0{,}5=2{,}5\ \Omega$.

Q34

Eletromagnetismo — Campo magnético — Partícula que entra perpendicularmente em um campo

Uma partícula de massa m e carga elétrica -Q é lançada com velocidade v em direção a uma região onde existe um campo magnético B.

Partícula de carga −Q com velocidade v para a direita, entrando em uma região com campo magnético B representado por X (entrando no plano do papel).

Sobre essa situação, uma pessoa afirmou que a partícula, ao entrar nessa região,
I. sofre uma força magnética cujo valor é dado pelo produto B Q V.
II. sofre um desvio, passando a percorrer uma trajetória parabólica.
III. adquire um movimento circular uniforme cujo raio é dado por m V / B Q.
Avaliando cada uma dessas afirmações I, II e III, se verdadeira (V) ou falsa (F), é correta a seguinte seqüência:

A)V, F, F

B)F, V, F

C)F, F, V

D)V, F, V

E)F, V, V

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q34

Resolução

A velocidade é perpendicular a $\vec B$.

I — verdadeira: $F=|Q|\,v\,B\,\operatorname{sen}90^\circ=B\,Q\,v$.

II — falsa: a força é perpendicular à velocidade e tem módulo constante, então a trajetória é circular (e não parabólica).

III — verdadeira: $F=F_{cp}\Rightarrow B\,Q\,v=\dfrac{m\,v^2}{R}\Rightarrow R=\dfrac{m\,v}{B\,Q}$.

Sequência: V, F, V.

Q35

Eletromagnetismo — Indução — Circuitos acoplados por bobinas

A figura abaixo representa dois circuitos independentes entre si: o da esquerda contém uma bateria CC (V), uma chave interruptora (S), uma bobina (B) e um resistor (R); o da direita contém uma bobina (B), um resistor (R) e um amperímetro (A).

À esquerda, circuito com bateria V, chave S, bobina B e resistor R; à direita, circuito com bobina B, resistor R e amperímetro A. As bobinas estão lado a lado.

Sobre essa situação é INCORRETO afirmar que

A)há corrente elétrica apenas no circuito da esquerda.

B)haverá corrente elétrica nos dois circuitos se mantivermos a chave (S) ligada.

C)haverá corrente elétrica nos dois circuitos no momento em que ligarmos a chave (S) .

D)não haverá corrente elétrica em nenhum dos circuitos se mantivermos a chave (S) desligada .

E)circulará corrente elétrica no amperímetro (A) no momento em que desligarmos a chave (S) .

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q35

Resolução

Só há corrente induzida no circuito da direita quando o fluxo magnético varia, isto é, ao ligar ou desligar a chave. Com a chave mantida ligada, a corrente do circuito da esquerda é contínua, o fluxo é constante e o amperímetro marca zero.

A afirmativa b é a incorreta. As demais estão corretas: a (regime estacionário), c e e (variação do fluxo) e d (sem bateria ligada).

Q36

Termologia — Calorimetria — Temperatura de equilíbrio da mistura de dois óleos

Em um calorímetro, misturaram-se 300 g de óleo a 90 °C com 600 g do mesmo tipo de óleo a 30 °C. A temperatura final de equilíbrio da mistura, em °C, será igual a

A)40

B)50

C)60

D)70

E)80

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q36

Resolução

Com o mesmo calor específico e $Q_{cedido}+Q_{recebido}=0$:

$$300\,(T-90)+600\,(T-30)=0\;\Rightarrow\;900\,T=45\,000\;\Rightarrow\;T=50\ ^\circ\text{C}$$

Q37

Termologia — Calorimetria — Energia para fundir, aquecer e vaporizar

Em um determinado laboratório, aplicou-se energia para realizar os seguintes processos, sucessivamente:
A. derreter completamente uma determinada massa de gelo que se encontrava a 0 °C.
B. aquecer essa massa de água até 100 °C.
C. evaporar completamente essa massa de água.
Analisando a quantidade de energia gasta em cada processo, verifica-se que é correta a seguinte seqüência, correspondente aos valores crescentes de energia:

A)A B C.

B)B C A.

C)C A B.

D)C B A.

E)B A C.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q37

Resolução

Para uma massa $m$, com $L_f=80\text{ cal/g}$, $c=1\text{ cal/g}^\circ\text{C}$ e $L_v=540\text{ cal/g}$:

A: $80\,m$. B: $m\cdot1\cdot100=100\,m$. C: $540\,m$.

Ordem crescente: A < B < C.

Q38

Termologia — Termodinâmica — Ciclo retangular em um gráfico P × V

As questões 38, 39 e 40 referem-se ao gráfico abaixo, que descreve o ciclo de um gás ideal na seqüência representada por (1), (2), (3) e (4).

Gráfico pressão por volume: ciclo retangular no sentido horário, com (1) no canto superior esquerdo, (2) superior direito, (3) inferior direito e (4) inferior esquerdo.

Sobre a situação apresentada, um estudante afirmou:
I. O trabalho resultante realizado pelo gás no ciclo é nulo.
II. Ao passar do estado (2) para o estado (3), a temperatura do gás diminuiu e o gás cedeu calor para sua vizinhança.
III. Ao passar do estado (3) para o estado (4), a temperatura do gás aumentou e o gás realizou um trabalho positivo sobre sua vizinhança.
Avaliando as afirmações I, II e III, se verdadeira (V) ou falsa (F), é correta a seguinte seqüência:

A)V, F, F

B)V, F, V

C)F, V, F

D)F, F, V

E)F, V, V

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q38

Resolução

O ciclo é horário, com 1→2 isobárica (expansão), 2→3 isocórica (pressão cai), 3→4 isobárica (compressão) e 4→1 isocórica (pressão sobe).

I — falsa: o trabalho no ciclo é a área do retângulo, positiva (sentido horário).

II — verdadeira: em 2→3, $V$ é constante e $P$ diminui, então $T$ diminui. Com $\tau=0$, $Q=\Delta U<0$, e o gás cede calor.

III — falsa: em 3→4, $V$ diminui a pressão constante, então $T$ diminui e o trabalho é negativo.

Sequência: F, V, F.

Q39

Termologia — Gases — Razão de temperaturas em transformação isocórica

Considere o gráfico do ciclo (questões 38 a 40).

Se a pressão em (1) for igual ao dobro da pressão em (4), a temperatura em (1) será igual à temperatura em (4), ambas em kelvin, multiplicada por

A)0,5.

B)0,75.

C)1.

D)2.

E)4.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q39

Resolução

De (4) para (1) o volume não muda (transformação isocórica). Pela lei de Charles:

$$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_4}{T_4}\;\Rightarrow\;T_1=\frac{P_1}{P_4}\,T_4=2\,T_4$$

Q40

Termologia — Gases — Volume entre dois estados isotérmicos

Considere o gráfico do ciclo (questões 38 a 40).

Se a pressão em (1) for igual ao dobro da pressão em (4) e os estados (1) e (3) forem isotérmicos, então o volume do gás em (3) será igual ao volume do gás em (1) multiplicado por

A)1/3.

B)1/2.

C)3/2.

D)2.

E)3.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2003.2 — Ensino Superior — Q40

Resolução

Os estados (3) e (4) têm a mesma pressão: $P_3=P_4=\dfrac{P_1}{2}$. Em (1) e (3), com $T$ igual (lei de Boyle):

$$P_1\,V_1=P_3\,V_3\;\Rightarrow\;V_3=\frac{P_1}{P_3}\,V_1=2\,V_1$$

CEFET-MG 2003.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova