CEFET-MG 2007.1 (Ensino Superior): prova de Física com gabarito e resolução

Q21

Mecânica — Cinemática — Identificação de movimento acelerado

Dentre as situações abaixo descritas, representa um movimento com aceleração:

A)uma pessoa, parada em relação ao piso, sobe uma escada rolante.

B)uma nave, lançada pelos EUA nos anos oitenta, afasta-se do Sistema Solar.

C)uma gota de chuva, após atingir a velocidade terminal, aproxima-se do solo.

D)um carrinho descreve movimento circular uniforme, amarrado à ponta de um barbante.

E)um ônibus passa por um ponto da avenida Amazonas, com velocidade de 100 km/h.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q21

Resolução

Há aceleração quando a velocidade (vetor) varia em módulo, direção ou sentido. Em A, B, C e E a velocidade é constante (movimento retilíneo uniforme; a gota em velocidade terminal tem resultante nula; passar por um ponto a 100 km/h não indica variação). Em D, o carrinho muda a direção da velocidade o tempo todo e tem aceleração centrípeta, mesmo com módulo constante.

Q22

Mecânica — Cinemática — Gráfico v × t de um objeto em queda na Lua

Em uma experiência feita na Lua, um astronauta deixou cair um objeto de uma certa altura e, anotando valores da velocidade com o passar do tempo, construiu o seguinte gráfico.

Gráfico v por t: reta crescente a partir da origem, chegando a 8,0 m/s em t = 5,0 s.

A altura de onde o objeto foi abandonado, em metros, é igual a

A)16.

B)20.

C)25.

D)40.

E)80.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q22

Resolução

A altura percorrida na queda é a área sob o gráfico $v\times t$ (triângulo):

$$h=\frac{5{,}0\cdot8{,}0}{2}=20\text{ m}$$

Q23

Mecânica — Leis de Newton — Primeira lei e inércia

A primeira Lei de Newton afirma que, na ausência de forças ou no caso de uma força resultante nula, um corpo em repouso continua em repouso e um corpo em movimento move-se em linha reta com velocidade constante. Essa lei se associa ao conceito de

A)energia de Joule.

B)inércia de Galileu.

C)pressão de Pascal.

D)impulso de Aristóteles.

E)empuxo de Arquimedes.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q23

Resolução

A primeira lei de Newton é a lei da inércia, formulada a partir das ideias de Galileu. As outras alternativas associam cada cientista a um conceito de outra área (energia, pressão, impulso e empuxo).

Q24

Mecânica — Trabalho e energia — Bala lançada verticalmente

Numa manhã sem vento, um atirador, apontando seu revólver para cima, lança uma bala que sobe verticalmente. Sobre esse movimento, afirma-se:
I- Durante a subida, há uma diminuição de sua energia mecânica.
II- No ponto mais alto da trajetória, a energia cinética da bala se anula.
III- Durante a subida, o trabalho realizado pelo peso da bala é positivo.
IV- Durante a descida, o trabalho realizado pela resistência do ar é negativo.
Pode-se concluir que são corretas apenas as afirmativas

A)I e II.

B)I e IV.

C)II e III.

D)I, II e III.

E)I, II e IV.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q24

Resolução

I — verdadeira. Há resistência do ar (força dissipativa), então a energia mecânica diminui.

II — verdadeira. No ponto mais alto a velocidade é nula, e a energia cinética também.

III — falsa. Na subida, o peso aponta para baixo e o deslocamento é para cima: o trabalho do peso é negativo.

IV — verdadeira. A resistência do ar se opõe ao movimento, e realiza trabalho negativo na subida e na descida.

Corretas: I, II e IV.

Q25

Mecânica — Leis de Newton — Operário e saco de cimento em uma polia

Um operário de 45 kg tenta elevar um saco de cimento de 50 kg, utilizando a montagem representada na figura abaixo.

Operário puxando para baixo a corda que passa por uma polia fixa e está presa ao saco de cimento de 50 kg, apoiado no chão.

No instante em que, puxando a corda, esse operário solta os pés do chão, a intensidade da força exercida pelo solo sobre o saco, desprezando-se atritos, vale, em newtons,
(Constante do caderno: g = 10 m/s².)

A)40.

B)45.

C)50.

D)55.

E)95.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q25

Resolução

Quando o operário solta os pés do chão, a corda sustenta todo o peso dele: a tração é $T=P_{op}=45\cdot10=450\text{ N}$.

Sobre o saco (peso $500\text{ N}$), em equilíbrio:

$$N+T=P_{saco}\;\Rightarrow\;N=500-450=50\text{ N}$$

Q26

Mecânica — Hidrostática — Pressão sobre um mergulhador

Em uma cidade, onde a pressão atmosférica vale aproximadamente 0,90 atm, uma pessoa mergulha em uma piscina de 2 m de profundidade. Sabendo-se que para objetos mergulhados na água a pressão aumenta cerca de 1,0 atm para cada 10 metros, conclui-se corretamente que a pressão exercida sobre essa pessoa, em atm, é igual a

A)0,7.

B)0,9.

C)1,1.

D)1,9.

E)2,0.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q26

Resolução

A pressão total é a atmosférica mais a da coluna de água. Para 2 m de profundidade, o acréscimo é $\dfrac{2}{10}\cdot1{,}0=0{,}2\text{ atm}$:

$$p=0{,}90+0{,}20=1{,}1\text{ atm}$$

Q27

Termologia — Calorimetria — Água no congelador

Um recipiente com 100 gramas de água a 20ºC é colocado no interior do congelador de uma geladeira. Considerando-se que 10 cal/s são extraídas da água, após 15 minutos, haverá no recipiente
(Constantes do caderno: c_água = 1,0 cal/g°C; calor latente de solidificação da água = –80 cal/g.)

A)água e gelo a 0ºC.

B)apenas gelo a 0ºC.

C)água e gelo a -5ºC.

D)apenas água a 0ºC.

E)apenas água a 10ºC.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q27

Resolução

Calor extraído em 15 min (900 s): $Q=10\cdot900=9000\text{ cal}$.

Para resfriar a água de 20 °C a 0 °C: $Q_1=100\cdot1{,}0\cdot20=2000\text{ cal}$.

Para solidificar toda a água: $Q_2=100\cdot80=8000\text{ cal}$. Total necessário: $10\,000\text{ cal}$.

Como só foram extraídas 9000 cal, restam $9000-2000=7000\text{ cal}$ para a solidificação, isto é, solidificam-se 87,5 g. Haverá água e gelo a 0 °C.

Q28

Termologia — Termodinâmica — Ciclo e rendimento

O gráfico seguinte ilustra as transformações termodinâmicas de uma amostra gasosa.

Diagrama pressão por volume: ciclo percorrido no sentido horário, com duas curvas (isotermas) de 1000 K e 500 K, com calores trocados Q1 = 500 cal e Q2 = 350 cal, e duas transformações verticais.

O ciclo mostrado representa um(a)

A)refrigerador com eficiência de 3,3.

B)máquina térmica com rendimento de 0,30.

C)máquina térmica com rendimento de 0,70.

D)refrigerador de Carnot com eficiência de 2,0.

E)máquina térmica de Carnot com rendimento de 0,50.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q28

Resolução

O ciclo é percorrido no sentido horário, então o gás realiza trabalho líquido: é uma máquina térmica. Trabalho: $W=Q_1-Q_2=500-350=150\text{ cal}$, e o rendimento é

$$\eta=\frac{W}{Q_1}=\frac{150}{500}=0{,}30$$

Uma máquina de Carnot entre 1000 K e 500 K teria $\eta=1-\dfrac{500}{1000}=0{,}50$, então este ciclo não é de Carnot (as duas etapas de volume constante não são adiabáticas).

Q29

Termologia — Dilatação térmica — Concreto e aço

Na construção das colunas e vigas de um prédio, usam-se concreto e armações de aço. Para se evitar futuras rachaduras nessas estruturas, os materiais usados têm valores aproximadamente iguais de

A)densidade.

B)calor específico.

C)capacidade térmica.

D)condutividade térmica.

E)coeficiente de dilatação.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q29

Resolução

Se os dois materiais tiverem coeficientes de dilatação parecidos, eles se dilatam e se contraem juntos com as variações de temperatura, e a estrutura não racha por tensões internas.

Q30

Termologia — Gases — Transformações gasosas em gráficos

Um gás ideal passa pelas seguintes transformações:
* aumento do volume isobaricamente;
* redução do volume ao valor inicial isotermicamente;
* redução da temperatura ao valor inicial isovolumetricamente.
O gráfico que representa essas transformações é

Diagrama P × V: reta horizontal para a direita, trecho inclinado decrescente e retorno vertical

Diagrama P × V: reta inclinada crescente, trecho horizontal para a esquerda e trecho vertical

Diagrama V × T: trecho horizontal, curva decrescente (hipérbole) e retorno vertical

Diagrama V × T: reta inclinada crescente de (T0, v0) a (T, v), trecho vertical em T e trecho horizontal em v0

Diagrama P × V: trecho horizontal, arco de curva e trecho vertical

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q30

Resolução

Em um diagrama $V\times T$ (volume no eixo vertical, temperatura no horizontal):

1) Isobárica com aumento de volume: $V\propto T$, uma reta inclinada que passa pela origem (de $(T_0,v_0)$ até $(T,v)$).

2) Compressão isotérmica até o volume inicial: $T$ é constante, então o ponto sobe/desce em uma vertical, de $(T,v)$ até $(T,v_0)$.

3) Resfriamento isocórico: $V=v_0$ constante, uma horizontal de $(T,v_0)$ até $(T_0,v_0)$.

Essa sequência (reta inclinada, vertical, horizontal) está no gráfico d). (Nos gráficos $P\times V$, a etapa isotérmica seria uma hipérbole, e não uma reta ou arco de círculo.)

Q31

Ondas — MHS — Pêndulo levado à Lua

Um pêndulo simples de comprimento L e massa M oscila com período T e amplitude A na superfície da Terra. Levado para a superfície da Lua, o seu período irá permanecer inalterado, se houver

A)redução de sua massa.

B)aumento de sua massa.

C)diminuição de sua amplitude.

D)redução de seu comprimento.

E)aumento de seu comprimento.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q31

Resolução

$T=2\pi\sqrt{L/g}$, independente da massa e (para pequenas oscilações) da amplitude. Na Lua, $g$ é cerca de seis vezes menor, e o período aumentaria. Para manter $T$ inalterado, a razão $L/g$ tem de se manter: é preciso reduzir o comprimento na mesma proporção que $g$.

Q32

Óptica — Espelhos esféricos — Objeto que se afasta do centro de curvatura

Um objeto se encontra sobre o centro de curvatura de um espelho côncavo. Se ele se afastar do espelho, deslocando-se sobre o seu eixo, a imagem irá aproximar-se do

A)foco e será real.

B)vértice e será virtual.

C)foco e será ampliada.

D)vértice e será ampliada.

E)centro de curvatura e será real.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q32

Resolução

Com o objeto sobre o centro de curvatura $C$, a imagem é real, invertida, do mesmo tamanho e também sobre $C$. Ao afastar o objeto para além de $C$, a imagem continua real e invertida, mas diminui e se aproxima do foco (quando o objeto vai ao infinito, a imagem se forma no foco).

Q33

Ondas — Fenômenos ondulatórios — Velocidade de ondas na superfície da água

Uma torneira goteja lentamente sobre um tanque de água com profundidade constante, produzindo ondas circulares em sua superfície. Dobrando-se o tamanho e o número de gotas que caem por unidade de tempo, é correto afirmar que a velocidade de propagação das ondas, em relação ao valor original,

A)dobra.

B)quadruplica.

C)não se altera.

D)reduz-se à metade.

E)reduz-se à quarta parte.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q33

Resolução

A velocidade de propagação de uma onda depende do meio (aqui, a água com profundidade constante), e não da fonte. Dobrar o tamanho e a frequência das gotas muda a frequência e a amplitude, mas $v$ é a mesma; o que muda é o comprimento de onda, pois $\lambda=v/f$.

Q34

Eletricidade — Eletrostática — Contato entre esferas condutoras de raios diferentes

A tabela abaixo fornece os raios e as cargas de quatro esferas metálicas.

ESFERA	RAIO	CARGA INICIAL
A	R	q
B	R/2	q
C	R	q
D	R/2	-q

Na situação de equilíbrio, após se estabelecer o contato elétrico entre A e B e entre C e D, as cargas elétricas de A e D serão, respectivamente,

A)0 e –q/2.

B)q/2 e –2q/3.

C)2q/3 e 0.

D)4q/3 e –2q/3.

E)4q/3 e 0.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q34

Resolução

No contato entre duas esferas condutoras, a carga total se conserva e se distribui em proporção ao raio (mesmo potencial, $V=kQ/r$).

A e B: carga total $q+q=2q$, com raios $R$ e $R/2$ (proporção 2 : 1). A fica com $\tfrac23\cdot2q=\tfrac{4q}{3}$, e B, com $\tfrac{2q}{3}$.

C e D: carga total $q+(-q)=0$. Ambas ficam neutras, e D fica com carga nula.

Resposta: $4q/3$ e $0$.

Q35

Eletricidade — Campo elétrico — Equilíbrio estável de uma carga

Duas cargas pontuais são afixadas nas extremidades de uma canaleta. Uma terceira carga, abandonada em um ponto entre elas, ficará em equilíbrio estável na situação representada em:

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q35

Resolução

A carga do meio só pode se mover ao longo da canaleta. O equilíbrio é estável quando, deslocada para um lado, ela sofre uma força que a traz de volta: isso acontece quando é repelida por ambas as cargas das extremidades (cargas das extremidades e do meio com o mesmo sinal). Se for atraída pelas duas, qualquer deslocamento aumenta a atração pela carga mais próxima, e o equilíbrio é instável.

Só a situação d) tem as três cargas do mesmo sinal (positivas); a posição de equilíbrio fica mais próxima da carga de menor valor.

Q36

Eletricidade — Geradores — Curva característica

Um gerador, com tensão em seus terminais expressa pela equação V = 24 – 3,0 i, NÃO é adequado para alimentar um aparelho que possua as seguintes especificações:

A)6,0 V – 6,0 A.

B)12 V – 4,0 A.

C)15 V – 3,0 A.

D)18 V – 2,0 A.

E)24 V – 1,0 A.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q36

Resolução

Um aparelho é adequado se o par (tensão, corrente) estiver sobre a curva $V=24-3{,}0\,i$:

A) $24-3\cdot6=6\text{ V}$ ✓. B) $24-3\cdot4=12\text{ V}$ ✓. C) $24-3\cdot3=15\text{ V}$ ✓. D) $24-3\cdot2=18\text{ V}$ ✓.

E) $24-3\cdot1=21\text{ V}$, diferente de 24 V ✗: o aparelho não é adequado.

Q37

Eletricidade — Eletrodinâmica — Efeito Joule em uma associação mista

Cinco resistores, construídos a partir de um mesmo fio condutor com comprimentos L₁ < L₂ < L₃ < L₄ < L₅, são associados conforme o circuito abaixo.

Circuito: fonte V em série com R1 e R5; depois, R2, R3 e R4 estão ligados em paralelo entre si.

O efeito joule será mais intenso no resistor

A)R₁.

B)R₂.

C)R₃.

D)R₄.

E)R₅.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q37

Resolução

Como o fio é o mesmo, a resistência é proporcional ao comprimento: $R_1<R_2<R_3<R_4<R_5$.

$R_1$ e $R_5$ estão em série com o conjunto e são percorridos pela corrente total $I$: $P_1=R_1I^2<P_5=R_5I^2$.

Em R₂, R₃ e R₄, a corrente é uma parte de $I$ (e a tensão é a mesma, $U_p=R_pI$, com $R_p<R_2$): $P_2=\dfrac{U_p^2}{R_2}=\dfrac{R_p^2I^2}{R_2}<R_2I^2<R_5I^2$. O mesmo vale para R₃ e R₄, com $P_3$ e $P_4$ ainda menores.

A maior dissipação é a do resistor R₅.

Q38

Eletromagnetismo — Campo magnético — Barra metálica em movimento

A barra metálica AB, movendo-se com velocidade constante v, apresenta uma separação de cargas com acúmulo de elétrons em A.

Barra metálica horizontal AB, com A à esquerda e B à direita, movendo-se para cima na página, com velocidade v.

Esse efeito pode ter sido provocado por um campo magnético uniforme ________ ou por um campo elétrico uniforme ________ na região.
A opção que completa, correta e respectivamente, as lacunas é

A)saindo da folha / de B para A.

B)saindo da folha / de A para B.

C)de A para B / saindo da folha.

D)de B para A / entrando na folha.

E)entrando na folha / de A para B.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q38

Resolução

Os elétrons livres da barra devem ser empurrados para a extremidade A (à esquerda).

Campo magnético: a força magnética sobre um elétron é $\vec F=-e\,\vec v\times\vec B$. Com $\vec v$ para cima ($+\hat y$), para que $\vec F$ aponte para a esquerda ($-\hat x$), é preciso $\vec v\times\vec B$ apontando para a direita ($+\hat x$); como $\hat y\times\hat z=\hat x$, isso ocorre com $\vec B$ em $+\hat z$, isto é, saindo da folha.

Campo elétrico: a força sobre o elétron é oposta a $\vec E$. Para empurrá-lo para a esquerda, $\vec E$ deve apontar para a direita: de A para B.

Q39

Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Lei de Lenz

“O sentido da corrente induzida em um circuito é tal que o campo magnético gerado por ela contraria a variação do fluxo magnético através dele.” Essa afirmação se baseia na Lei de

A)Lenz.

B)Ohm.

C)Kirchoff.

D)Faraday.

E)Coulomb.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q39

Resolução

O enunciado é a lei de Lenz, que dá o sentido da corrente induzida (a lei de Faraday, por sua vez, dá o módulo da fem induzida).

Q40

Física moderna — Física quântica — Níveis de energia do átomo de hidrogênio

O diagrama mostra os níveis de energia do átomo de hidrogênio, com destaque para valores de energia dos primeiros níveis.

Diagrama de níveis de energia do hidrogênio (E em eV): n = 1 (−13,6), n = 2 (−13,6/4), n = 3 (−13,6/9), n = 4 (−13,6/16) e n → ∞ (0).

Sobre esse diagrama afirma-se:
I- No nível n = 1, o elétron encontra-se em seu estado de energia mínima, seu estado fundamental.
II- Para baixos valores de n, elétron próximo do núcleo, a energia do átomo é quantizada.
III- Ao passar do segundo nível (n = 2) para o terceiro (n = 3), o elétron emite um fóton.
IV- A menor energia necessária para o elétron sair do estado fundamental é de 13,6 eV.
São corretas apenas as afirmativas:

A)I e II.

B)I e IV.

C)III e IV.

D)I, II e III.

E)II, III e IV.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2007.1 — Ensino Superior — Q40

Resolução

I — verdadeira. O nível $n=1$ ($-13{,}6\text{ eV}$) é o de menor energia.

II — verdadeira. Os níveis de energia do átomo são discretos (quantizados).

III — falsa. De $n=2$ para $n=3$ o elétron absorve energia (passa a um nível mais alto); o fóton é emitido quando ele desce.

IV — falsa. A menor energia para tirar o elétron do estado fundamental (levá-lo ao nível seguinte, $n=2$) é $-3{,}4-(-13{,}6)=10{,}2\text{ eV}$; 13,6 eV é a energia necessária para ionizar o átomo, isto é, levar o elétron a $n\to\infty$.

Corretas: I e II.

CEFET-MG 2007.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova