IFNMG · 2017.2

2º Vestibular de 2017 · Engenharia Civil · 10 questões de Física

Q1
Mecânica — Estática — Equilíbrio de Uma Viga Apoiada
Viga V apoiada nas colunas A e B, com o peso P no ponto a 2,0 m de A e a 1,0 m de B e as normais NA e NB para cima.

Em um projeto estrutural, a ser implementado na construção de uma residência, uma viga $V$, cujo peso vale $P=24\ \mathrm{kN}$, é sustentada pelas colunas $A$ e $B$, como ilustra a figura. O peso atua a $2{,}0\ \mathrm m$ da coluna $A$ e a $1{,}0\ \mathrm m$ da coluna $B$. Nesse projeto, para que a viga permaneça em equilíbrio, é necessário que:

(A)$N_A=12\ \mathrm{kN}$ e $N_B=12\ \mathrm{kN}$.
(B)$N_A=8{,}0\ \mathrm{kN}$ e $N_B=16\ \mathrm{kN}$.
(C)$N_A=6{,}0\ \mathrm{kN}$ e $N_B=18\ \mathrm{kN}$.
(D)$N_A=18\ \mathrm{kN}$ e $N_B=6{,}0\ \mathrm{kN}$.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

B
Resolução comentada

Equilíbrio de rotação em torno do ponto $A$: $N_B\cdot3{,}0=P\cdot2{,}0$, então $N_B=\dfrac{24\cdot2{,}0}{3{,}0}=16\ \mathrm{kN}$.

Equilíbrio de translação: $N_A+N_B=P$, então $N_A=24-16=8{,}0\ \mathrm{kN}$. A coluna mais próxima do peso (a $B$) suporta a maior parte da carga.

Q2
Mecânica — Trabalho e energia — Energia Cinética a Partir do Gráfico X × T
Gráfico de posição x (m) por tempo t (s): curva que parte da origem, passa por 18 m em t = 6,0 s e por 30 m em t = 8,0 s, ficando praticamente reta no fim.

Um automóvel de massa $m=1{,}0\times10^{3}\ \mathrm{kg}$ está parado num semáforo. Em $t=0$, o sinal fica verde e o veículo parte, passando a se deslocar de acordo com o gráfico posição $\times$ tempo da figura. Em função dos dados do gráfico, pode-se afirmar corretamente que a energia cinética do automóvel no instante $t=6{,}0\ \mathrm s$ vale:

(A)$4{,}5\ \mathrm{kJ}$
(B)$9{,}0\ \mathrm{kJ}$
(C)$12\ \mathrm{kJ}$
(D)$18\ \mathrm{kJ}$

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

D
Resolução comentada

A velocidade é a inclinação do gráfico $x\times t$. Em $t=6{,}0\ \mathrm s$, a curva passa por $x=18\ \mathrm m$; entre $t=4{,}0\ \mathrm s$ ($x\approx8\ \mathrm m$) e $t=8{,}0\ \mathrm s$ ($x\approx30\ \mathrm m$), a inclinação média é $\dfrac{30-8}{4{,}0}\approx5{,}5\ \mathrm{m/s}$, e a tangente em $t=6{,}0\ \mathrm s$ dá cerca de $6\ \mathrm{m/s}$.

Então $E_c=\dfrac{m\,v^2}{2}=\dfrac{1{,}0\times10^{3}\cdot6^2}{2}=1{,}8\times10^{4}\ \mathrm J=18\ \mathrm{kJ}$.

Q3
Mecânica — Hidrostática — Flutuação de Dois Blocos Associados
À esquerda, os dois blocos de madeira unidos, de volumes V e 5V; à direita, o conjunto flutuando na água com o bloco menor em cima e a altura h do nível da água.

Henrique fixa um bloco de madeira, de volume $V$, a outro bloco, construído com madeira idêntica, de volume $5V$, como representa a figura. Em seguida, Henrique põe o conjunto para flutuar na água, de modo que o bloco menor fique em cima do maior. O menino verifica, então, que $\dfrac35$ do volume do bloco maior ficam imersos e que o nível da água sobe até a altura $h$. Se o conjunto for virado, de modo a flutuar com o bloco menor embaixo do maior, é fisicamente correto afirmar que:

(A)A altura $h$ permanecerá a mesma e $\dfrac25$ do volume do bloco maior permanecerão imersos.
(B)A altura $h$ diminuirá e $\dfrac15$ do volume do bloco maior permanecerá imerso.
(C)A altura $h$ aumentará e $\dfrac45$ do volume do bloco maior permanecerão imersos.
(D)A altura $h$ permanecerá a mesma e $\dfrac35$ do volume do bloco maior permanecerão imersos.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

A
Resolução comentada

Na flutuação, o empuxo é igual ao peso do conjunto, que não muda ao virá-lo. Então o volume total de água deslocada é o mesmo, e o nível da água, $h$, também.

Na primeira posição, o deslocamento é $\dfrac35\cdot5V=3V$ (o bloco menor está acima da água). Na segunda, o bloco menor, embaixo, está totalmente imerso, com volume $V$. Para completar os $3V$, o bloco maior deve ter $2V$ imersos, ou seja, $\dfrac{2V}{5V}=\dfrac25$ do seu volume.

Q4
Óptica — Lentes — Distância Focal por Feixe Cilíndrico
Fonte F emitindo um feixe cilíndrico de 2,5 mm de diâmetro que atravessa a lente L e converge até o anteparo A, a 80 mm da lente, onde o feixe tem 1,5 mm de diâmetro.

Aninha ganhou de presente uma lente $L$ cujas bordas são finas e cuja distância focal vale $f$. Para determinar esse valor, a estudante realizou o experimento esquematizado na figura. Utilizando uma fonte $F$, Aninha produziu um feixe de luz cilíndrico, de diâmetro igual a $2{,}5\ \mathrm{mm}$; em seguida, fez o feixe atravessar a lente, paralelamente ao eixo principal desta. Após atravessar a lente, o feixe foi interceptado por um anteparo $A$, posicionado a $80\ \mathrm{mm}$ do centro óptico da lente. Sabendo-se que o diâmetro do feixe projetado no anteparo é $1{,}5\ \mathrm{mm}$, o valor correto de $f$ é:

(A)$175\ \mathrm{mm}$
(B)$150\ \mathrm{mm}$
(C)$200\ \mathrm{mm}$
(D)$250\ \mathrm{mm}$

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

C
Resolução comentada

Uma lente de bordas finas é convergente. O feixe paralelo converge para o foco, a $f$ da lente, e o diâmetro do feixe diminui linearmente com a distância, de $2{,}5\ \mathrm{mm}$ (na lente) a zero (no foco).

Como o diâmetro ainda vale $1{,}5\ \mathrm{mm}$ a $80\ \mathrm{mm}$ da lente (antes do foco), por semelhança de triângulos: $\dfrac{1{,}5}{2{,}5}=\dfrac{f-80}{f}$. Então $0{,}6\,f=f-80$, $0{,}4\,f=80$ e $f=200\ \mathrm{mm}$.

Q5
Termologia — Calorimetria — Calor Específico por Mistura em Calorímetro
Gráfico de temperatura por tempo: a água esfria de 75 a 40 °C e o líquido esquenta de 25 a 40 °C, a partir daí as duas curvas coincidem em 40 °C.

O cãozinho Planck intoxicou-se ao beber um líquido que encontrou no chão do laboratório de química do IFNMG. Para determinar o líquido causador da intoxicação, um veterinário realizou o experimento representado pelo gráfico. Nesse experimento, empregando-se um calorímetro ideal, foram misturados $18{,}0\ \mathrm g$ de água e $100\ \mathrm g$ do líquido tóxico. Com base no gráfico e na tabela de calores específicos (em $\mathrm{cal/g\,^{\circ}C}$: água $1{,}00$; álcool etílico $0{,}60$; ácido acético $0{,}48$; acetona $0{,}52$; benzeno $0{,}42$), o líquido que intoxicou Planck certamente foi:

(A)Álcool etílico.
(B)Acetona.
(C)Benzeno.
(D)Ácido acético.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

C
Resolução comentada

No gráfico, a água passa de $75\ ^{\circ}\mathrm C$ a $40\ ^{\circ}\mathrm C$ ($\Delta\theta=35\ ^{\circ}\mathrm C$) e o líquido de $25\ ^{\circ}\mathrm C$ a $40\ ^{\circ}\mathrm C$ ($\Delta\theta=15\ ^{\circ}\mathrm C$), com equilíbrio em $40\ ^{\circ}\mathrm C$.

Em um calorímetro ideal, $Q_{\text{água}}+Q_{\text{líq}}=0$: $18\cdot1{,}00\cdot35=100\cdot c\cdot15$, então $c=\dfrac{630}{1500}=0{,}42\ \mathrm{cal/g\,^{\circ}C}$, o do benzeno.

Q6
Ondas — Acústica — Intensidade Sonora e Distância À Fonte

Enquanto Daniel perfura uma parede, estando os seus ouvidos a uma distância igual a $1{,}0\ \mathrm m$ do local perfurado, Ariovaldo está a $4{,}0\ \mathrm m$ desse local. Sabendo-se que a intensidade da onda sonora captada por Daniel é $I_0$, pode-se afirmar corretamente que a intensidade do som captado por Ariovaldo vale:

(A)$\dfrac{I_0}{16}$
(B)$\dfrac{3I_0}{4}$
(C)$\dfrac{I_0}{4}$
(D)$\dfrac{2I_0}{3}$

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

A
Resolução comentada

Para uma fonte puntiforme que emite ondas esféricas, a potência se distribui sobre uma superfície de área $4\pi r^2$: $I=\dfrac{P}{4\pi r^2}$, então $I\propto\dfrac1{r^2}$.

A distância de Ariovaldo é $4$ vezes a de Daniel, então a intensidade é $\dfrac1{4^2}=\dfrac1{16}$ da de Daniel: $\dfrac{I_0}{16}$.

Q7
Eletricidade — Eletrostática — Atração de Corpo Neutro por Indução

Raquel atritou um balão de borracha com um pedaço de tecido e o aproximou de uma lata de refrigerante vazia. Em seguida, a estudante deslocou o balão, afastando-o da lata, e observou que ela passou a rolar no sentido indicado (para o lado do balão). Dentre as seguintes, a afirmação física correta em relação ao fenômeno descrito é:

(A)O balão está eletrizado com carga positiva e a lata com carga negativa.
(B)O balão, com certeza, está eletrizado com carga negativa e a lata com carga positiva.
(C)A lata está eletricamente neutra e o balão, com certeza, está eletrizado positivamente.
(D)A lata está eletricamente neutra e o balão pode estar eletrizado tanto positiva como negativamente.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

D
Resolução comentada

A lata é um condutor neutro. Ao aproximar um corpo eletrizado, as cargas da lata se separam por indução: as de sinal oposto ao do balão ficam no lado mais próximo, e as de mesmo sinal, no lado mais afastado.

Como a atração (pela carga induzida mais próxima) é maior que a repulsão (pela mais distante), a lata é atraída por um corpo eletrizado de qualquer sinal. Assim, a lata permanece neutra, e o balão pode estar positivo ou negativo.

Q8
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação Mista de Lâmpadas Idênticas
Circuito com a bateria, a lâmpada L1 em série e, em paralelo, o ramo L2 e L3 em série e a lâmpada L4, por onde passam 12 mA.

Com uma bateria nova e quatro lâmpadas idênticas, Ana montou o circuito representado na figura: a lâmpada $L_1$ em série com a bateria, e, em seguida, em paralelo, o ramo formado pelas lâmpadas $L_2$ e $L_3$ em série e a lâmpada $L_4$. Sabendo-se que a intensidade da corrente elétrica que atravessa a lâmpada $L_4$ vale $12\ \mathrm{mA}$, é correto afirmar que a intensidade da corrente na lâmpada $L_1$ vale:

(A)$48\ \mathrm{mA}$
(B)$18\ \mathrm{mA}$
(C)$36\ \mathrm{mA}$
(D)$24\ \mathrm{mA}$

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

B
Resolução comentada

Seja $R$ a resistência de cada lâmpada. O ramo $L_2$–$L_3$ tem $2R$ e o ramo $L_4$ tem $R$, ambos sob a mesma tensão: a corrente é inversamente proporcional à resistência. Logo, $i_{23}=\dfrac{i_4}{2}=6\ \mathrm{mA}$.

A corrente em $L_1$ é a soma das correntes dos dois ramos: $i_1=i_4+i_{23}=12+6=18\ \mathrm{mA}$.

Q9
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Correntes de Foucault em Objetos Metálicos
Caminhão despejando detritos em uma rampa inclinada; o conteúdo escorrega no sentido indicado e passa por um ímã posicionado sob a rampa.

Uma empresa especializada em reciclagem de lixo emprega, em uma das etapas de separação, o processo ilustrado na figura. Nesse processo, o conteúdo trazido pelo caminhão coletador é despejado numa rampa inclinada, ao longo da qual escorrega, atravessando o campo magnético produzido por um poderoso ímã. Sobre o movimento dos objetos e detritos despejados na rampa é correto afirmar que:

(A)Somente objetos constituídos de substâncias ferromagnéticas poderão ficar retidos na rampa.
(B)Dependendo da intensidade do campo magnético, garrafas plásticas poderão ser retidas na rampa.
(C)Latas de alumínio vazias certamente serão retidas pelo campo do ímã.
(D)Qualquer objeto metálico será desacelerado enquanto atravessa o campo do ímã.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

D
Resolução comentada

Um objeto condutor que se move em um campo magnético tem o fluxo variando em suas partes, e surgem correntes induzidas (correntes de Foucault). Pela lei de Lenz, a força magnética sobre essas correntes se opõe ao movimento: o objeto é freado, seja ele ferromagnético ou não (alumínio, cobre etc.).

Isolantes, como o plástico, não conduzem corrente e não são afetados. Objetos de alumínio são desacelerados, mas não necessariamente retidos, pois não são atraídos pelo ímã. Por isso, apenas a afirmação de que qualquer objeto metálico é desacelerado é correta.

Q10
Física moderna — Física quântica — Efeito Fotoelétrico
Eletroscópio E com placa de zinco P iluminada por uma fonte F de luz ultravioleta; o ângulo θ é o das folhas do eletroscópio.

A dualidade onda/partícula é um dos pilares da física dos fenômenos em nível atômico e molecular. Um experimento simples, que atesta a natureza corpuscular da radiação eletromagnética, está ilustrado na figura. Nesse experimento, a placa $P$ de um eletroscópio $E$, negativamente carregado, foi iluminada por uma fonte $F$ de luz ultravioleta. Com o passar do tempo, observou-se que o valor do ângulo $\theta$ diminuiu até zero. Essa observação experimental é corretamente explicada pela interação entre:

(A)Fótons e elétrons.
(B)Elétrons e prótons.
(C)Elétrons e partículas alfa.
(D)Fótons e partículas alfa.

Gabarito oficial — 2º Vestibular de 2017 do IFNMG (Caderno 04)

A
Resolução comentada

É o efeito fotoelétrico: fótons de luz ultravioleta, com energia $E=h\,f$ suficiente, são absorvidos pelos elétrons do zinco, que ganham energia para escapar da placa.

Ao perder os elétrons em excesso, o eletroscópio se descarrega, e as folhas, que se mantinham afastadas pela repulsão, voltam à posição vertical ($\theta\to0$). A interação responsável é entre fótons e elétrons.

↑ Voltar ao topo