Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
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PISM 2 · 2014 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de Juiz de Fora — 2º Dia

PISM 2014 · Módulo 2 — questões 21–25 objetivas e 01–02 discursivas. Enunciados e figuras conferidos nas fontes fornecidas; resoluções discursivas conferidas com as referências oficiais. O módulo 2 usa capturas, pois o caderno integral não foi fornecido. Respostas das objetivas dos módulos 2 e 3 são editoriais; seus gabaritos oficiais não estão na pasta.

21
Termologia — Termometria — Conversão linear entre escalas de temperatura

Fonte: capturas reunidas no PDF reconstruído fornecido. Resposta editorial; gabarito oficial não fornecido.

Durante um experimento, um estudante de física mediu a temperatura de vários objetos a diferentes temperaturas usando dois termômetros, sendo um graduado numa escala desconhecida e o outro graduado na escala Celsius. O estudante, então, criou uma escala que chamou de (°T) para o termômetro de escala desconhecida e a comparou com a escala Celsius, obtendo o seguinte gráfico:

Conversão linear entre escalas de temperatura — figura original, módulo 2, questão 21

Se um dos objetos medidos estava a 75 °C, qual a medida desse objeto no termômetro de escala °T?

A)35 °T
B)40 °T
C)75 °T
D)85 °T
E)90 °T
Alternativa correta: D
Resolução

O gráfico fornece 0 °C ↔ −50 °T e 100 °C ↔ 130 °T. Como a relação é linear, $\theta_T=-50+(130+50)\theta_C/100=-50+1,8\theta_C$. Para 75 °C, $\theta_T=-50+1,8(75)=85\,^\circ\mathrm T$.

Resposta: D

22
Mecânica — Movimento circular — Rolamento sem deslizamento e velocidade angular

Fonte: capturas reunidas no PDF reconstruído fornecido. Resposta editorial; gabarito oficial não fornecido.

Duas rodas de raios $R_1$ e $R_2=R_1/2$ são lançadas com uma velocidade angular $\omega_1$ e $\omega_2$. As duas rodas giram sem deslizar e são lançadas juntas no instante t = 0 e na posição x = 0. Qual deve ser a relação entre as velocidades angulares das duas rodas, tal que ambas cheguem juntas após percorrer uma distância L?

Rolamento sem deslizamento e velocidade angular — figura original da questão 22, módulo 2
A)$\omega_1=4\omega_2$
B)$\omega_2=2\omega_1$
C)$\omega_1=\omega_2$
D)$\omega_2=4\omega_1$
E)$\omega_2=\omega_1/2$
Alternativa correta: B
Resolução

No rolamento sem deslizamento, a velocidade do centro é $v=\omega R$. Para chegar juntas, percorrendo L com velocidades constantes no modelo proposto, $\omega_1R_1=\omega_2R_2$. Como $R_2=R_1/2$, segue $\omega_2=2\omega_1$. Não se confunde velocidade angular com velocidade de translação.

Resposta: B

23
Ondulatória — Ondas em cordas — Velocidade e superposição de ondas

Fonte: capturas reunidas no PDF reconstruído fornecido. Resposta editorial; gabarito oficial não fornecido.

Com relação à propagação de ondas em uma corda, julgue as afirmativas abaixo.

I) Quanto maior a força de tensão em uma corda, menor é a velocidade de propagação da onda na corda.

II) Somente existem ondas longitudinais se propagando em uma corda tensionada.

III) Quanto menor a densidade linear de massa de uma corda, maior será a velocidade de propagação das ondas na corda.

IV) Quando duas ondas transversais com mesma fase e amplitude e direções opostas interferem numa corda, ocorre uma interferência construtiva.

V) Duas ondas transversais em uma corda nunca interferem.

Marque a alternativa CORRETA.

A)I e III estão corretas.
B)IV e V estão incorretas.
C)II e III estão corretas.
D)III e IV estão corretas.
E)Todas as afirmativas estão corretas.
Alternativa correta: D
Resolução

Para ondas transversais na corda ideal, $v=\sqrt{T/\mu}$. Maior tensão aumenta v, tornando I falsa; menor densidade linear aumenta v, tornando III verdadeira. II é falsa porque a corda suporta ondas transversais. V é falsa pelo princípio de superposição.

IV é interpretada como superposição em fase no ponto e instante considerados: as amplitudes se somam, produzindo interferência construtiva. Assim, III e IV dão D. Em ondas contrapropagantes, isso não significa interferência construtiva em todos os pontos e instantes; o padrão estacionário pode conter nós.

Resposta: D

24
Mecânica — Hidrostática — Princípios de Pascal e Arquimedes

Sem alternativa válida na captura fornecida. Item excluído do desempenho por revisão editorial; não há confirmação de anulação oficial.

Fonte: capturas reunidas no PDF reconstruído fornecido. Resposta editorial; gabarito oficial não fornecido.

Com relação ao princípio de Arquimedes e ao princípio de Pascal, julgue as afirmativas abaixo.

I) Um corpo de densidade menor que o da água sempre afundará quando colocado dentro da água.

II) A força de empuxo é sempre igual à força peso do corpo.

III) Um acréscimo de pressão em um líquido é igualmente transferido a todos os pontos desse líquido.

IV) Um navio flutua na água do mar, pois o peso do fluido deslocado pelo navio é igual ao peso do próprio navio.

V) A densidade de um pedaço de ferro é maior que a densidade da água e por este motivo o ferro flutua na superfície da água.

Marque a alternativa CORRETA.

A)I e III estão corretas.
B)IV e V estão incorretas.
C)II e III estão corretas.
D)II e IV estão corretas.
E)Todas as afirmativas estão corretas.
Alternativa correta: Sem alternativa válida na captura fornecida
Resolução

I é falsa no modelo usual: um corpo de densidade média menor que a água tende a flutuar. II é falsa porque $E=P$ é condição de equilíbrio vertical sem outras forças, não uma identidade universal. III é a interpretação usual do princípio de Pascal para líquido confinado. IV é verdadeira: na flutuação em equilíbrio, o peso do líquido deslocado iguala o peso do navio. V é falsa para um pedaço maciço de ferro.

As afirmações corretas são III e IV, mas nenhuma alternativa fornecida traz esse par: a alternativa D apresenta II e IV. A captura foi mantida sem inventar ou corrigir uma opção. O item não entra no desempenho; essa decisão editorial não é uma anulação oficial.

Resposta: Sem alternativa válida na captura fornecida

25
Óptica — Óptica geométrica — Espelhos, refração e reflexão interna total

Sem alternativa válida na captura fornecida. Item excluído do desempenho por revisão editorial; não há confirmação de anulação oficial.

Fonte: capturas reunidas no PDF reconstruído fornecido. Resposta editorial; gabarito oficial não fornecido.

Em relação aos princípios de óptica, julgue as afirmativas abaixo.

I) Um raio de luz que incide paralelamente ao eixo principal de um espelho esférico côncavo é refletido em uma direção que passa pelo seu foco principal.

II) Dizer que um meio é menos refringente que o outro significa dizer que seu índice de refração é maior em relação ao anterior.

III) A luz monocromática, ao refratar-se, estabelece uma relação constante entre o produto da tangente do ângulo – que se forma entre o raio e a normal – e o índice de refração.

IV) O ângulo de incidência para que ocorra reflexão interna total é independente dos índices de refração dos meios.

V) O espelho plano forma imagens virtuais.

Marque a alternativa CORRETA.

A)I e III estão corretas.
B)IV e V estão incorretas.
C)II e III estão corretas.
D)III e IV estão corretas.
E)Todas as afirmativas estão corretas.
Alternativa correta: Sem alternativa válida na captura fornecida
Resolução

I é verdadeira na aproximação paraxial dos espelhos esféricos. II é falsa: menor refringência corresponde a menor índice. III é falsa, pois a lei de Snell relaciona senos: $n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$. IV é falsa: para $n_1>n_2$, o ângulo limite obedece $\sin\theta_c=n_2/n_1$. V é verdadeira para um objeto real diante do espelho plano.

Na interpretação elementar pretendida, somente I e V são verdadeiras. Esse par não aparece nas alternativas da captura. O item foi preservado e retirado do desempenho, sem afirmar que a banca o anulou.

Resposta: Sem alternativa válida na captura fornecida

1
Mecânica — Hidrostática — Vazão, nível e pressão em piscina cilíndrica
Discursiva

Uma torneira é aberta com uma vazão de 1,0 litro/min de água em uma piscina cilíndrica de raio R = 2,0 m e altura H = 4,0 m.

A) Calcule a massa de água que está na piscina após a torneira ter ficado aberta em um intervalo de tempo de 18 horas.

B) Calcule a altura h do nível da água na piscina no mesmo intervalo de tempo.

C) Calcule a variação de pressão no fundo da piscina no mesmo intervalo de tempo.

Resolução

A) Na hipótese de piscina inicialmente vazia e sem perdas adotada pela referência, $t=18(60)=1080\,\mathrm{min}$ e $V=1080\,\mathrm L=1,08\,\mathrm{m^3}$. A massa é $m=\rho V=1000(1,08)=1080\,\mathrm{kg}$.

B) Com π = 3,14, $h=V/(\pi R^2)=1,08/(3,14\cdot4)\approx0,086\,\mathrm m=8,6\,\mathrm{cm}$, bem abaixo dos 4 m de altura da piscina.

C) A variação da pressão hidrostática é $\Delta p=\rho gh\approx1000(10)(0,086)=860\,\mathrm{Pa}$. A pressão atmosférica permanece igual. Caso a piscina já tivesse água, 1080 kg seria a massa adicionada e 0,086 m a elevação do nível, desde que não houvesse transbordamento.

Resposta: a) 1080 kg; b) aproximadamente 0,086 m; c) aproximadamente 860 Pa.

2
Termologia — Calorimetria — Calor sensível e tempo de aquecimento
Discursiva

Considere um aquecedor elétrico para água (figura ao lado) como uma fonte de potência elétrica constante igual a 560 W. Suponha que esse aquecedor foi utilizado para variar a temperatura de 72 °C em um litro de água. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g °C (1 cal = 4,186 J), e sua densidade 1 g/cm³, RESPONDA:

Calor sensível e tempo de aquecimento — figura original da questão 2, módulo 2

A) Quanto calor foi transferido para a água?

B) Quanto tempo a fonte demorou para realizar este aquecimento?

Resolução

A) Um litro é 1000 cm³, portanto a massa é 1000 g. Interpretando os 72 °C como variação de temperatura, $Q=mc\Delta T=1000(1)(72)=72000\,\mathrm{cal}=301392\,\mathrm J$.

B) No modelo ideal, toda a potência aquece a água, sem perdas nem aquecimento do recipiente. Assim, $t=Q/P=301392/560=538,2\,\mathrm s\approx8,97\,\mathrm{min}$. O cálculo é de calor sensível e pressupõe ausência de mudança de fase.

Resposta: a) 301392 J; b) 538,2 s ≈ 8,97 min.

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