FAZU 2003.2 — Física com gabarito e resolução

Q41

Termologia — Dilatação térmica

Toda dona de casa sabe que para se destampar o vidro de azeitona, retirado da geladeira, não é necessário um marido forte. Basta colocar a tampa de metal do vidro, embaixo da torneira de água quente, por alguns minutos, para que a tampa se desprenda facilmente do bojo de vidro. Qual explicação abaixo melhor se adequa a este procedimento?

a)O aquecimento da tampa do vidro, produz um aquecimento do gás que está contido no vidro, pressionando a tampa e facilitando sua abertura;

b)O aquecimento da tampa diminui a densidade da mesma, alterando o coeficiente de atrito entre a mão e o metal, o que facilita a aplicação da forçar conseqüência, a abertura da tampa;

c)Este é mais um exemplo de crendice popular, na realidade, o que resolve, ainda é um marido forte;

d)A diferença entre os coeficientes de dilatação do vidro e do metal que constituem, respectivamente, o bojo e a tampa, fazem com que a tampa se dilate mais, desprendendo-a do bojo, diminuindo o atrito entre o metal e o vidro, o que facilita a abertura do vidro;

e)O calor faz desprender óleo dos carroços de azeitona, que se infiltra entre o vidro do bojo e o metal da tampa, diminuindo o atrito entre o metal e o vidro, o que facilita a abertura do vidro.

Gabarito oficial anexado: D.

Resolução

O metal da tampa tem coeficiente de dilatação maior que o vidro. Ao aquecer a tampa, o aumento de seu diâmetro facilita o desenrosque. A explicação relevante é a dilatação diferencial.

Alternativa correta: D.

Q42

Termologia — Gases ideais

Uma experiência muito comum, nas séries iniciais do ensino fundamental, para a demonstração das propriedades do ar, é a de conseguir que um ovo cozido seja introduzido em uma garrafa cujo diâmetro do gargalo é menor que o diâmetro do ovo. Abaixo, descrevemos rapidamente o experimento. Um pequeno chumaço de algodão, embebecido em álcool, é aceso dentro da garrafa. Após alguns instantes, e ainda com o algodão pegando fogo o ovo é colocado no gargalo da garrafa impedindo a passagem do ar. O fogo então se apaga e após alguns segundos o ovo é sugado para dentro da garrafa.

a)Isto acontece porque o fogo consome o oxigênio existente dentro da garrafa, o que faz com que a pressão interna diminua em relação ao exterior. Tal diferença de pressão empurra o ovo para dentro da garrafa;

b)Isto acontece porque o fogo faz a garrafa dilatar aumentando o diâmetro do gargalo da garrafa, o que permite a entrada do ovo;

c)Isto acontece porque o ar, aquecido pelo fogo, se torna menos denso, expandindo-se. Tal diferença de densidade produz uma diferença de pressão entre o interior e o exterior da garrafa. É esta diferença de pressão que faz com que o ovo seja sugado para dentro da garrafa, quando o fogo se extingue e o ar se resfria;

d)A queima do álcool produz um resíduo que é um grande lubrificante. Esse resíduo se acumula no gargalo da garrafa, facilitando a entrada do ovo, que por influência de seu próprio peso cai para dentro da garrafa;

e)As respostas C e D estão corretas.

Gabarito oficial anexado: C.

Resolução

A chama aquece o ar e parte dele pode escapar antes da vedação. Quando a chama se apaga, o gás resfria; a pressão interna cai e a pressão atmosférica empurra o ovo para dentro. Não se trata de uma força de sucção nem apenas do consumo de oxigênio.

Alternativa correta: C.

Q43

Ondulatória — Ondas e acústica

A expressão abaixo, nos mostra como a frequência de vibração de uma corda de violão pode ser variada.

$$f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}$$

L é o comprimento da corda; T é a força da tração sobre a corda; μ é a densidade linear da corda.

Analisando a expressão diga qual a afirmativa abaixo é correta:

a)Quando o músico coloca os dedos sobre a corda, no braço do violão, ele altera a tração da corda, sem alterar outros fatores, o que provoca um aumento na freqüência do som emitido pelo violão ao ser tocado;

b)O fato de o violão conter cordas de diâmetros diferentes é apenas para diferenciar, esteticamente, as oitavas possíveis de serem emitidas pelo instrumentos;

c)Quando o músico, afina seu violão, através das borboletas (por onde o músico pode enrolar ou desenrolar as cordas), está alterando o comprimento da corda, então, se ele enrola a corda, a freqüência do som, emitada pelo violão passa a ser mais grave;

d)Quando o músico coloca os dedos sobre a corda, no braço do violão, impede que a corda vibre, fazendo com que, naquele momento o som emitido pelo violão não dependa da corda em questão

e)Quando o músico afina seu violão, através das borboletas pelo qual o músico pode enrolar ou desenrolar as cordas), está alterando a tração a que a corda está submetida. Assim, ao enrolar a corda, ele está esticando-a aumentando a freqüência do som emitido pela corda.

Gabarito oficial anexado: E.

Resolução

Pela expressão f = (1/2L)√(T/μ), mantendo L e μ constantes, aumentar a tração aumenta a frequência. Girar a tarraxa para esticar a corda eleva a frequência. Pressionar a corda no braço altera principalmente o comprimento vibrante.

Alternativa correta: E.

Q44

Ondulatória — Ondas e acústica

O som é uma onda classificada como mecânica e longitudinal. Isto quer dizer que:

a)o som se propaga em qualquer situação e em qualquer meio;

b)o som só se propaga se houver um meio material, e sua direção de propagação é perpendicular à sua direção de perturbação;

c)o som só se propaga se houver um meio material, e sua direção de propagação é paralela à sua direção de perturbação;

d)o som se propaga sem necessidade de um meio material, e sua direção de propagação é paralela à sua direção de perturbação;

e)o som se propaga sem necessidade de um meio material, e sua direção de propagação é perpendicular à sua direção de perturbação.

Gabarito oficial anexado: C.

Resolução

Uma onda mecânica exige um meio material. No som longitudinal em gases, as partículas oscilam paralelamente à direção de propagação. A classificação refere-se à onda sonora descrita no enunciado.

Alternativa correta: C.

Q45

Óptica — Reflexão e formação de imagens

Dada a conjugação de espelhos planos, determine o valor do ângulo α.

a)30^º

b)40^º

c)50^º

d)60^º

e)110^º

Gabarito oficial anexado: B.

Resolução

O raio faz 30° com o primeiro espelho e mantém esse ângulo após a reflexão. No triângulo formado pelos espelhos e pelo segmento entre as reflexões, os ângulos são 30°, 110° e 40°. Pela lei da reflexão, α = 40°.

Alternativa correta: B.

Q46

Óptica — Espelhos planos e esféricos

Uma passagem da História das Ciências, conta que o cientista e inventor grego Arquimedes, que viveu no Séc. III a.C, para defender a cidade de Siracusa, na Sicília (sul da Itália), utilizou uma estrutura espelhada com a qual concentrou os raios de luz, provenientes do Sol, sobre as embarcações da esquadra romana, que atacava a cidade, incendiando-a e conseguindo, assim, livrar a cidade da invasão iminente. Para tanto, Arquimedes utilizou uma estrutura espelhada equivalente:

a)a um espelho concâvo;

b)a um espelho convexo;

c)a uma conjugação de espelhos planos;

d)a um espelho plano;

e)a uma conjugação de espelhos convexos.

Gabarito oficial anexado: B. Item fora do desempenho por ressalva editorial. Consulte a resolução.

Fora do desempenho (ressalva editorial)

Resolução

Raios aproximadamente paralelos vindos do Sol podem convergir para uma pequena região por reflexão em um espelho côncavo. Portanto, a alternativa física é A. Um espelho convexo faz os raios refletidos divergirem.

Item fora do desempenho; veja a ressalva editorial.

Q47

Termologia — Termodinâmica

Hoje, uns dos grandes custos de uma residência é o consumo de energia elétrica. Pensando nisto, um senhor bolou o seguinte artifício para economizar energia. Nos dias de calor intenso (altas temperaturas), ele desliga o ar condicionado e vai com toda a família para frente da geladeira, que ele mantém aberta para refrescar a si e a sua família. Tal procedimento:

a)realmente economiza energia, pois sabemos que o ar condicionado é um grande vilão das contas de luz. Ele aumenta a utilidade da geladeira, que se transforma em um “dois em um” ou seja, funciona tanto como geladeira, quanto como ar refrigerado;

b)realmente economiza energia, pois como a geladeira ficará aberta o frio do congelador se espalhará pelo ambiente, fazendo o papel do ar condicionado. Porém os alimentos armazenados, na geladeira, poderão sofrer problemas;

c)não dará certo, pois o frio da geladeira não sairá da mesma, o que impedirá que o ambiente se resfrie;

d)não dará certo, pois a geladeira faz uma troca de calor entre o seu ambiente interior e o ambiente exterior. Como a geladeira está inserida dentro do mesmo ambiente que deveria resfriar todo calor retirado do ambiente deverá voltar ao mesmo em maior volume por causa do trabalho realizado pelo motor;

e)é comum nas regiões de clima temperado, e se baseia no fato da geladeira armazenar o calor e transformá-lo em energia elétrica.

Gabarito oficial anexado: D.

Resolução

A geladeira retira calor de seu interior e rejeita ao ambiente esse calor mais a energia elétrica consumida pelo compressor: Qquente = Qfrio + W. Com a porta aberta no mesmo recinto, o efeito líquido é aquecer o ambiente.

Alternativa correta: D.

Q48

Eletricidade — Associação de resistores

Determine o valor do resistor equivalente no circuito abaixo:

a)(3R/2) Ω

b)(3R) Ω

c)(R) Ω

d)(R/2) Ω

e)(2R2) Ω

Gabarito oficial anexado: A.

Resolução

Os dois resistores do ramo retangular estão em paralelo: Rp = R/2. Esse conjunto está em série com o resistor da direita. Logo, Req = R/2 + R = 3R/2.

Alternativa correta: A.

Q49

Mecânica — Cinemática

Uma partícula descreve um movimento cuja representação gráfica é dada abaixo:

Qual a função horária correspondente ao movimento da partícula?

a)de 0 a 5 segundos; x = -10 -2t e depois de 5 segundos x = - 10 + 2t

b)x = -10+2t-t²

c)x = 10+4t

d)x = -10+2t

e)x = -10-2t

Gabarito oficial anexado: D. Item fora do desempenho por ressalva editorial. Consulte a resolução.

Fora do desempenho (ressalva editorial)

Resolução

O gráfico marca x(0) = −10 m, x(5) = 0 e x(15) = 30 m sobre uma reta. Os dois primeiros pontos dão velocidade 2 m/s e x = −10 + 2t, alternativa D; essa função, porém, fornece x(15) = 20 m. Os três pontos indicados não pertencem à mesma reta.

Item fora do desempenho; veja a ressalva editorial.

Q50

Mecânica — Leis de Newton

De acordo com as leis da mecânica newtoniana, se um corpo de massa constante:

a)tem velocidade vetorial constante, e não nula, é nula a resultante de forças que atua sobre ele;

b)tem velocidade escalar constante, e não nula, é nula a resultante de forças que atua sobre ele;

c)tem aceleração vetorial constante, e não nula, é nula a resultante de forças que atua sobre ele;

d)tem aceleração escalar constante, e não nula, é nula a resultante de forças que atua sobre ele;

e)tem aceleração centrípeta constante, e não nula, é nula a resultante de forças que atua sobre ele;

Gabarito oficial anexado: A.

Resolução

Pela segunda lei de Newton, Fresultante = ma. Velocidade vetorial constante implica aceleração nula e, portanto, força resultante nula. Rapidez constante isoladamente não basta: no movimento circular há aceleração centrípeta.

Alternativa correta: A.