CEFET-MG 2009.2 (Ensino Superior): prova de Física com gabarito e resolução

Q21

Mecânica — Cinemática — Gráfico v × t e distância percorrida

O movimento de um corpo em trajetória retilínea está representado pelo seguinte gráfico.

Gráfico v por t: a velocidade parte de 6,0 m/s em t = 0, cresce até t = 10 s, permanece constante de 10 s a 20 s e decresce linearmente até zero em t = 40 s.

Se a distância percorrida, durante 40s for igual a 280 m, o corpo

A)parte do repouso em t = 0 s.

B)volta à posição inicial no instante 40s.

C)fica em repouso no intervalo de 10 a 20 s.

D)atinge a velocidade máxima igual a 10 m / s.

E)muda a direção do movimento nos últimos 20 s.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q21

Resolução

A distância é a área sob o gráfico. Chamando de $v$ a velocidade máxima:

$$\Delta s=\frac{(6+v)\cdot10}{2}+v\cdot10+\frac{v\cdot20}{2}=30+25\,v=280\;\Rightarrow\;v=10\text{ m/s}$$

Portanto, a velocidade máxima é 10 m/s (D). As demais afirmativas são falsas: o corpo já tem 6,0 m/s em $t=0$; a velocidade nunca é negativa, então ele não volta ao ponto de partida nem inverte o sentido; e, entre 10 s e 20 s, ele se move com velocidade constante de 10 m/s.

Q22

Mecânica — Leis de Newton — Afirmativas sobre as leis de Newton

A respeito das leis de Newton, afirma-se:
I - As forças de ação e reação atuam no mesmo corpo, possuem mesma direção e sentidos opostos.
II - Para manter o movimento de um corpo, na presença de atrito, a resultante das forças sobre ele é diferente de zero.
III - A segunda lei relaciona a massa de um corpo com sua aceleração, sendo válida apenas em referenciais inerciais.
IV - Para manter o movimento circular uniforme de um corpo, a componente tangencial da força resultante sobre ele é nula.
V - Para manter o movimento retilíneo uniforme de um corpo, na ausência de atrito, a resultante das forças sobre ele é nula.
São corretas apenas as afirmativas

A)I, II e III.

B)I, II e IV.

C)I, IV e V.

D)II, III e V

E)III, IV e V.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q22

Resolução

I — falsa. Ação e reação atuam em corpos diferentes.

II — falsa. Para manter um movimento retilíneo uniforme com atrito, a resultante é nula (a força aplicada equilibra o atrito).

III — verdadeira. $\vec F_R=m\vec a$ vale em referenciais inerciais.

IV — verdadeira. No movimento circular uniforme a velocidade tem módulo constante, então não há componente tangencial da resultante.

V — verdadeira. No MRU, $\vec a=0$ e, portanto, $\vec F_R=0$.

Corretas: III, IV e V.

Q23

Mecânica — Dinâmica — Bloco prestes a deslizar em um plano inclinado

A figura mostra um bloco de peso igual a 10 N, prestes a se mover sobre um plano inclinado de ângulo 30°.

Bloco sobre um plano inclinado de 30° em relação à horizontal.

Analisando essa situação, é correto concluir que a(o)

A)força de atrito estática máxima sobre o bloco vale 8,0 N.

B)força de reação normal do plano sobre o bloco é $5\sqrt3$ N.

C)aceleração do bloco, caso ele desça o plano, é 5 m/s².

D)coeficiente de atrito cinético entre o plano e o bloco vale 0,5.

E)coeficiente de atrito estático entre o plano e o bloco é $\dfrac{3}{\sqrt3}$.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q23

Resolução

Normal: $N=P\cos30^\circ=10\cdot\dfrac{\sqrt3}{2}=5\sqrt3\text{ N}$ (B).

Como o bloco está prestes a deslizar, o atrito estático é máximo e equilibra a componente do peso: $F_{at}=P\operatorname{sen}30^\circ=5{,}0\text{ N}$ (e não 8,0 N, o que descarta A).

$\mu_e=\dfrac{F_{at}}{N}=\tan30^\circ=\dfrac{\sqrt3}{3}=\dfrac{1}{\sqrt3}\approx0{,}58$, valor diferente de $\dfrac{3}{\sqrt3}=\sqrt3$ (E é falsa). Com os dados fornecidos, não é possível determinar $\mu_c$ (D) nem a aceleração de descida (C): o bloco está apenas na iminência de deslizar.

Q24

Mecânica — Hidrostática — Cilindro de madeira que flutua

Um cilindro de madeira de massa igual a 600 g flutua com 3/4 do seu volume submerso em água. Nessas condições, a(o)

A)peso do cilindro é igual a 8,0 N.

B)volume do cilindro é igual a 750 cm³.

C)empuxo sobre o cilindro vale 0,60 N.

D)densidade do cilindro vale 0,75 g/cm³.

E)volume de água deslocado é igual a 800 cm³.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q24

Resolução

Peso: $P=mg=0{,}600\cdot10=6{,}0\text{ N}$ (A é falsa). Na flutuação, o empuxo equilibra o peso: $E=6{,}0\text{ N}$ (C é falsa).

Volume submerso (deslocado): $V_d=\dfrac{E}{\rho_a g}=\dfrac{6{,}0}{1000\cdot10}=6{,}0\times10^{-4}\text{ m}^3=600\text{ cm}^3$ (E é falsa).

Esse volume é $3/4$ do total: $V=800\text{ cm}^3$ (B é falsa).

Densidade: $d=\dfrac{600\text{ g}}{800\text{ cm}^3}=0{,}75\text{ g/cm}^3$ (D).

Q25

Óptica — Lentes — Identificação do elemento óptico

Na figura abaixo, O representa um objeto no ar e I a imagem dele produzida por um elemento ótico (linha pontilhada) que possui um foco F, localizado sobre o eixo e.

Eixo e com o elemento óptico representado por uma linha pontilhada vertical. À esquerda dele aparecem, na ordem, a imagem I (seta maior), o foco F e o objeto O (seta menor, entre F e o elemento).

Esse elemento ótico é um(a):

A)espelho plano.

B)lente divergente.

C)lente convergente.

D)espelho convexo.

E)espelho côncavo.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q25

Resolução

A imagem I é direita (seta para cima, como o objeto), maior que o objeto e está do mesmo lado do objeto, mais longe do elemento: é uma imagem virtual ampliada, com o objeto entre o foco e o elemento.

Espelhos formariam a imagem virtual atrás deles (do outro lado). Espelho plano e convexo e lente divergente produzem imagens menores ou iguais. Só a lente convergente, com o objeto dentro da distância focal, produz uma imagem virtual, direita e maior, do mesmo lado do objeto.

Q26

Óptica — Refração — Comportamento da luz em diferentes meios

Sobre o comportamento da luz em diferentes meios, é correto afirmar que

A)as estrelas cintilam porque a luz proveniente delas sofre sucessivas reflexões na atmosfera.

B)um raio de luz, ao penetrar na água, tem sua velocidade de propagação e freqüência alteradas.

C)um objeto dentro de uma piscina parece estar em uma posição diferente da real, se observado de fora.

D)a duração do dia terrestre é ligeiramente prolongada devido à reflexão da luz solar na atmosfera.

E)uma estrada asfaltada, em um dia quente, apresenta estar molhada, por causa da refração da luz solar no asfalto.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q26

Resolução

A — a cintilação vem de refrações sucessivas em camadas de ar com índices diferentes. B — ao mudar de meio, a velocidade e o comprimento de onda mudam, mas a frequência não. C — correta: a refração faz o objeto submerso parecer em outra posição. D — o dia é prolongado pela refração atmosférica, e não pela reflexão. E — a ilusão de "poça" ocorre por refração (e reflexão total) na camada de ar quente próxima ao asfalto, e não "no asfalto".

Q27

Termologia — Termometria — Conceito de temperatura

O conceito de temperatura foi aprimorado nos últimos séculos. Nos dias atuais está relacionado à(ao)

A)ponto tríplice da água.

B)grau de agitação térmica.

C)equilíbrio térmico do meio.

D)mudança de estado físico.

E)sensação de quente e frio.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q27

Resolução

Na visão microscópica atual, a temperatura mede o grau de agitação térmica das partículas (é proporcional à energia cinética média delas). O ponto tríplice é só uma referência da escala; o equilíbrio térmico é a condição em que as temperaturas se igualam; a mudança de estado é um efeito, e a sensação térmica é subjetiva.

Q28

Termologia — Dilatação térmica — Placa com orifício

Uma placa de material metálico apresenta um orifício de pequenas dimensões. Ao ser aquecida, sua superfície ________ e o orifício ________.
Os termos da opção que preenchem, corretamente, as lacunas são:

A)dilata, dilata.

B)dilata, contrai.

C)contrai, contrai.

D)não se altera, dilata.

E)contrai, não se altera.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q28

Resolução

Ao ser aquecida, a placa se dilata. O orifício se comporta como se fosse feito do mesmo material da placa: dilata também, como se o orifício fosse uma região da placa que aumentou de tamanho. Logo: dilata, dilata.

Q29

Termologia — Gases — Teoria cinética e pressão

Pela Teoria Cinética dos Gases, a pressão de um gás está relacionada à sua temperatura T, ao volume V por ele ocupado, à massa m, ao número N e à velocidade quadrática média v_M² de suas moléculas. Um gás terá sua pressão aumentada se

A)N diminuir e m diminuir.

B)T diminuir e V aumentar.

C)V aumentar e N diminuir.

D)v_M² diminuir e T aumentar.

E)m aumentar e v_M² aumentar.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q29

Resolução

Pela teoria cinética, $p=\dfrac{N\,m\,v_M^2}{3V}$: a pressão é diretamente proporcional a $N$, $m$ e $v_M^2$ e inversamente proporcional a $V$.

Só a alternativa E faz duas grandezas diretamente proporcionais aumentarem ($m$ e $v_M^2$), o que garante o aumento de $p$. Nas demais, as variações se opõem ou diminuem $p$ (A: diminuem $N$ e $m$; B: $T$ diminui e $V$ aumenta; C: $V$ aumenta e $N$ diminui). Em D, $T$ e $v_M^2$ variam em sentidos opostos, o que é incoerente, pois $v_M^2\propto T$.

Q30

Termologia — Calorimetria — Variação de temperatura e calor trocado

A grandeza física, que classifica os materiais quanto à sua variação de temperatura em função do calor absorvido ou cedido, é a(o)

A)calor latente.

B)calor específico.

C)emissão térmica.

D)absorção térmica.

E)transmissão térmica.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q30

Resolução

O calor específico relaciona o calor trocado à variação de temperatura: $Q=m\,c\,\Delta\theta$. O calor latente, por outro lado, está ligado às mudanças de estado, sem variação de temperatura.

Q31

Termologia — Termodinâmica — Área de um ciclo no diagrama p × V

Em um diagrama pressão versus volume, um ciclo térmico delimita uma área que representa uma seqüência de transformações sofridas por um gás. A área interna desse ciclo é igual à (ao)

A)trabalho efetivo.

B)calor da fonte fria.

C)eficiência térmica.

D)rendimento térmico.

E)calor da fonte quente.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q31

Resolução

A área interna de um ciclo no diagrama $p\times V$ é numericamente igual ao trabalho efetivo (útil) realizado pelo gás no ciclo, que, pela primeira lei, é $W=Q_{quente}-Q_{fria}$. Eficiência e rendimento são razões adimensionais, e os calores são cada um uma parcela da diferença.

Q32

Ondas — MHS — Pêndulo na Terra e na Lua

As figuras abaixo ilustram um mesmo pêndulo oscilando na Terra e na Lua. Comparando os períodos T e T’ e as freqüências f e f’ de oscilação desse pêndulo, é correto afirmar que, na Lua, T’ e f’, respectivamente,

A)aumenta e diminui.

B)diminui e aumenta.

C)diminui e não altera.

D)aumenta e não altera.

E)não altera e aumenta.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q32

Resolução

O período do pêndulo simples é $T=2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}$. Na Lua, a gravidade é menor que na Terra, então $T'$ aumenta. Como $f=1/T$, a frequência $f'$ diminui.

Q33

Ondas — MHS — Bloco preso a uma mola

Um bloco, preso a uma mola, oscila sem atrito entre os pontos B e B’. O ponto O representa a posição de equilíbrio do bloco.

Bloco preso a uma mola, em uma superfície horizontal. O bloco se move para a direita (vetor v) e está entre O (equilíbrio) e B, à direita de O; B' fica à esquerda de O.

No instante em que ele passa pela posição indicada na figura, deslocando-se para a direita, o sentido da força restauradora, da aceleração e o tipo de movimento do bloco são, respectivamente,

	Sentido da força restauradora	Sentido da aceleração	Tipo de movimento
A)	para a esquerda	para a direita	uniforme
B)	para a direita	para a esquerda	retardado
C)	para a esquerda	para a esquerda	retardado
D)	para a esquerda	para a direita	acelerado
E)	para a direita	para a direita	uniforme

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q33

Resolução

O bloco está à direita da posição de equilíbrio O. A força restauradora aponta sempre para O: para a esquerda. Pela segunda lei, a aceleração tem o mesmo sentido da força resultante: para a esquerda.

Como o bloco se desloca para a direita (velocidade para a direita) e a aceleração é para a esquerda, os sentidos são opostos: o movimento é retardado (o bloco se aproxima de B e vai parando).

Q34

Ondas — Fenômenos ondulatórios — Onda estacionária com três ventres

Uma onda estacionária com três ventres é formada em uma corda homogênea que desloca entre as duas posições extremas, representadas, na figura, pelas linhas cheia e tracejada, a cada 0,2 s.

Corda de 12,0 m, com as extremidades fixas, em uma onda estacionária de três ventres; as duas posições extremas são mostradas por uma linha cheia e uma tracejada.

O comprimento de onda λ dessa onda, sua velocidade de propagação v e sua freqüência f, medidos em m, m/s e Hz, são, respectivamente,

A)4, 20 e 2,5.

B)4, 20 e 5,0.

C)4, 40 e 5,0.

D)8, 10 e 2,5.

E)8, 20 e 2,5.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q34

Resolução

Cada ventre corresponde a meio comprimento de onda; com três ventres em 12,0 m:

$$3\cdot\frac{\lambda}{2}=12\;\Rightarrow\;\lambda=8\text{ m}$$

A corda vai de uma posição extrema à outra (meio período) a cada 0,2 s, então $T=0{,}4\text{ s}$ e

$$f=\frac1T=2{,}5\text{ Hz},\qquad v=\lambda f=8\cdot2{,}5=20\text{ m/s}$$

Q35

Física moderna — Relatividade — Efeitos relativísticos

Einstein deixou um grande legado para humanidade, ao apresentar de forma brilhante a Teoria da Relatividade Restrita. Segundo essa teoria, para uma partícula que se move com velocidade próxima à da luz, grandezas físicas como tempo, espaço e massa, respectivamente,

A)dilata, dilata, diminui.

B)dilata, contrai, diminui.

C)contrai, contrai, diminui.

D)contrai, dilata, aumenta.

E)dilata, contrai, aumenta.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q35

Resolução

Para velocidades próximas à da luz: o tempo se dilata (dilatação temporal), o comprimento se contrai na direção do movimento e a massa relativística aumenta, $m=\gamma m_0$ com $\gamma>1$.

Q36

Eletricidade — Eletrostática — Potencial em uma esfera condutora

Em uma esfera condutora carregada com uma distribuição uniforme de carga elétrica negativa, o potencial elétrico

A)é constante em todos os pontos de seu interior.

B)é igual a zero em todos os pontos de seu interior.

C)diminui em seu interior, à medida que se afasta de seu centro.

D)aumenta em seu interior, à medida que se afasta de seu centro.

E)varia com o inverso do quadrado da distância em relação ao seu centro.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q36

Resolução

Em equilíbrio eletrostático, o campo no interior de um condutor é nulo. Sem campo, não há variação de potencial: o potencial é constante em todo o interior (e igual ao da superfície), mas não é nulo, já que a esfera está carregada. O potencial varia com o inverso da distância (e não de seu quadrado) apenas fora da esfera.

Q37

Eletromagnetismo — Ondas eletromagnéticas — Teoria de Maxwell

Em relação à teoria de Maxwell que previu a existência das ondas eletromagnéticas, é INCORRETO afirmar que

A)a variação temporal de um campo elétrico produz um campo magnético induzido.

B)a variação temporal de um campo magnético faz aparecer um campo elétrico induzido.

C)a velocidade de propagação da luz e de outras ondas eletromagnéticas em um mesmo meio são iguais.

D)a propagação dessas ondas no vácuo são longitudinais em relação aos campos elétrico e magnético.

E)a velocidade dessas ondas e os campos elétrico e magnético são perpendiculares entre si no vácuo.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q37

Resolução

A e B são as duas leis de Maxwell-Faraday e Ampère-Maxwell, que explicam a autossustentação da onda. C: no vácuo, todas as ondas eletromagnéticas se propagam com $c$ (a velocidade só varia com o meio). E: $\vec E$, $\vec B$ e a direção de propagação são mutuamente perpendiculares.

A afirmativa incorreta é a D: as ondas eletromagnéticas são transversais (e não longitudinais) em relação aos campos.

Q38

Física moderna — Espectro eletromagnético — Propriedades das radiações

Considerando as propriedades das radiações que constituem o espectro eletromagnético,

A)os raios gama podem ser gerados por partículas excitadas.

B)os raios infravermelhos são emitidos por partículas nucleares.

C)os raios X conseguem penetrar em regiões de altas densidades.

D)os raios lasers são radiações constituídas de uma única freqüência.

E)os raios ultravioletas são emitidos pelos núcleos de corpos aquecidos.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q38

Resolução

O laser emite luz praticamente monocromática, isto é, de uma única frequência (além de coerente e colimada) — afirmativa D, adotada no gabarito oficial.

As demais são problemáticas: o infravermelho é emitido pela agitação térmica de átomos e moléculas, e não por partículas nucleares (B); o ultravioleta vem de transições eletrônicas, não dos núcleos de corpos aquecidos (E); os raios X são bastante absorvidos por materiais de alta densidade, como o chumbo (C); e os raios gama são emitidos por núcleos excitados, sendo A uma formulação imprecisa.

Q39

Termologia — Calorimetria — Resistor aquecendo e vaporizando água

Um resistor de 10 Ω é submetido a uma diferença de potencial elétrico de 100 V. Se ele for imerso em um recipiente isolado termicamente, contendo 100 gramas de água a uma temperatura inicial de 20 °C, então, o tempo aproximado para que a água evapore completamente será igual a

A)2 min 16 s.

B)4 min 8 s.

C)8 min 4 s.

D)16 min 2 s.

E)32 min 0 s.

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q39

Resolução

Calor para aquecer a água de 20 °C a 100 °C:

$$Q_1=m\,c\,\Delta\theta=100\cdot1{,}0\cdot80=8{,}0\times10^3\text{ cal}$$

Calor para vaporizá-la: $Q_2=m\,L=100\cdot5{,}4\times10^2=5{,}4\times10^4\text{ cal}$.

Total: $Q=6{,}2\times10^4\text{ cal}=6{,}2\times10^4\cdot4{,}0=2{,}48\times10^5\text{ J}$.

Potência do resistor: $P=\dfrac{U^2}{R}=\dfrac{100^2}{10}=1000\text{ W}$.

$$\Delta t=\frac QP=\frac{2{,}48\times10^5}{1000}=248\text{ s}=4\text{ min }8\text{ s}$$

Q40

Eletricidade — Associação de resistores — Circuito misto com amperímetro

Analise o circuito elétrico seguinte.

Circuito com uma bateria ε em série com um resistor de 50 Ω; depois, dois ramos em paralelo: um com um resistor de 25 Ω e outro com um amperímetro (100 mA) em série com um resistor de 40 Ω.

A diferença de potencial ε fornecida pela bateria, em volts, é

A)15

B)16

C)17

D)18

E)19

Gabarito oficial — CEFET-MG 2009.2 — Ensino Superior — Q40

Resolução

O ramo de 40 Ω é percorrido por 100 mA (0,10 A), então a tensão no paralelo é:

$$U_p=40\cdot0{,}10=4{,}0\text{ V}$$

Corrente no ramo de 25 Ω: $i=\dfrac{4{,}0}{25}=0{,}16\text{ A}$. Corrente total (que passa pelos 50 Ω): $0{,}10+0{,}16=0{,}26\text{ A}$.

Tensão em 50 Ω: $50\cdot0{,}26=13\text{ V}$. Logo:

$$\varepsilon=13+4{,}0=17\text{ V}$$

CEFET-MG 2009.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova