UFLA PAS 2 2007 — 2ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF
PAS UFLA — 2ª Etapa · Grupo VII · Triênio 2006–2008 · Aplicada em 09/12/2006 · Física Q11–Q20.
Dados da prova
Nesta prova, os dados necessários para a resolução de cada questão são fornecidos no próprio enunciado. Use g = 10 m/s² quando indicado.
Q11
Cinematica
Um corpo realiza um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), cujo diagrama posição versus tempo é mostrado abaixo. Pode-se afirmar que o diagrama velocidade versus tempo que representa esse movimento é
A)
B)
C)
D)
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
A parábola da posição tem concavidade para baixo, indicando aceleração constante negativa. A velocidade diminui linearmente:
$$v=v_0+at,\qquad a<0$$
No instante t₁, a posição é máxima e v = 0. Depois, a velocidade torna-se negativa. O gráfico correto é uma reta decrescente que cruza o eixo do tempo em t₁.
Q12
Estatica
A figura abaixo mostra uma esfera homogênea de peso 1000 N que repousa sobre os lados 1 e 2 de uma canaleta. Pode-se afirmar que as reações dos apoios 1 e 2 da canaleta sobre a esfera valem, respectivamente
A)
600 e 800 N
B)
800 e 600 N
C)
300 e 400 N
D)
400 e 300 N
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
A normal do apoio 1 tem componentes horizontais 3R₁/5 e verticais 4R₁/5. A do apoio 2 tem componentes horizontais 4R₂/5 e verticais 3R₂/5, em sentidos horizontais opostos. Equilíbrio horizontal:
$$3R_1=4R_2$$
Equilíbrio vertical:
$$\frac45R_1+\frac35R_2=1000$$
$$R_1=\frac43R_2$$
$$\frac{16}{15}R_2+\frac9{15}R_2=1000$$
$$R_2=600\ \text{N},\qquad R_1=800\ \text{N}$$
Usa-se o modelo usual de apoios lisos, implícito no gabarito; com atrito não especificado, as reações não seriam determinadas por essas equações.
Q13
Energia mecanica
Um bloco de massa 0,5 kg comprime uma mola de constante elástica k = 400 N/m. Abandona-se o sistema e a mola arremessa o bloco ao longo de um plano horizontal, atingindo finalmente um plano inclinado de altura 10 m, conforme mostra a figura. Considerando g = 10 m/s² e supondo o sistema isento de atrito, pode-se afirmar que a compressão máxima da mola para que o bloco não seja projetado para fora da rampa é de
A)
0,4 m
B)
0,6 m
C)
0,9 m
D)
0,5 m
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
Sem atrito, a energia elástica inicial deve ser igual à energia gravitacional no topo, no caso limite:
Uma compressão maior deixaria energia cinética ao alcançar o topo.
Q14
Gases ideais
Considerando o comportamento dos gases, é CORRETO afirmar que
A)
numa expansão isotérmica de um gás ideal, a pressão exercida pelo gás aumenta.
B)
numa compressão à temperatura constante, o gás ideal tem sua energia interna aumentada.
C)
para que um gás ideal sofra uma expansão isobárica, é necessário que o gás absorva certa quantidade de calor do meio.
D)
o volume molar de um gás ideal não depende da temperatura.
Gabarito oficial
C
Resolução comentada
Na expansão isobárica de gás ideal, o aumento de volume exige aumento de temperatura:
$$PV=nRT$$
A energia interna aumenta, e o gás realiza trabalho positivo:
$$Q=\Delta U+W>0$$
Assim, é necessário absorver calor. Em processos isotérmicos, a energia interna do gás ideal não muda; o volume molar também depende da temperatura.
Q15
Termometria
Joãozinho, um aplicado aluno de Física, resolveu fazer um termômetro. Após exaustivos testes, obteve o diagrama ºJ (temperatura Joãozinho) em função da temperatura ºC (Celsius), mostrado abaixo. Analisando-se o diagrama obtido por Joãozinho, pode-se afirmar que
A)
a temperatura de fusão do gelo é de 0 °J.
B)
a temperatura do termômetro de Joãozinho é 1,5 vez a temperatura Celsius.
C)
a temperatura de ebulição da água é de 120 °J.
D)
a equação termométrica do termômetro de Joãozinho é dada por J = 2(C − 10).
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
O gráfico mostra C = 0 correspondendo a J = −20, e C = 40 a J = 60. A inclinação é:
$$a=\frac{60-(-20)}{40-0}=2$$
$$J=2C-20=2(C-10)$$
Sob as condições usuais dos pontos fixos, a fusão corresponderia a −20 °J e a ebulição a 180 °J.
Q16
Gases ideais
Os diagramas relacionam a energia cinética média translacional das moléculas de um gás ideal à temperatura absoluta Tₖ ou à temperatura Celsius T꜀. Qual é o diagrama correto?
A)
B)
C)
D)
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
A energia cinética translacional média é proporcional à temperatura absoluta:
$$\overline E_c=\frac32 k_B T_K$$
Como Tₖ = T꜀ + 273,15:
$$\overline E_c=\frac32k_B(T_C+273{,}15)$$
Em Celsius, o gráfico é uma reta crescente com energia positiva em 0 °C e intercepto em −273,15 °C. Esse é o comportamento da figura correta.
Q17
Termodinamica
O diagrama PV abaixo mostra duas transformações sofridas por um sistema composto por certa quantidade de gás ideal, sendo a transformação 2 → 3 adiabática. Pode-se afirmar que
A)
sendo a transformação 2 → 3 adiabática, a temperatura $T_2$ é igual à temperatura $T_3$.
B)
na transformação 2 → 3, o trabalho realizado corresponde à variação da energia interna.
C)
na transformação 1 → 2, há uma diminuição da energia interna do gás.
D)
na transformação 1 → 2, certa quantidade de calor foi rejeitada para o meio.
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
Na transformação 2 → 3, Q = 0. Pela convenção de trabalho realizado pelo gás:
$$\Delta U=Q-W=-W$$
O gás expande e realiza trabalho positivo, diminuindo sua energia interna. A opção oficial diz que o trabalho “corresponde” à variação de energia interna: os módulos são iguais, mas os sinais são opostos nessa convenção. Em 1 → 2, a expansão isobárica aumenta a temperatura e exige absorção de calor.
Q18
Optica geometrica
Um prisma transparente de índice de refração n é sustentado em um vértice. Um feixe incide verticalmente na face horizontal, como mostra a figura. Considere sen 45° = cos 45° = √2/2. Para quais índices a superfície abaixo do prisma não será iluminada?
A)
$n>\sqrt2$
B)
$n<\sqrt2$
C)
$n>\frac{\sqrt2}{2}$
D)
$n<\frac{\sqrt2}{2}$
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
O raio entra perpendicularmente à face superior e incide nas faces inclinadas a 45°. Considerando ar fora do prisma:
$$\sin\theta_c=\frac1n$$
Para reflexão total, 45° deve superar o ângulo crítico:
$$\frac1n<\sin45^\circ=\frac1{\sqrt2}$$
$$n>\sqrt2$$
Assim, os raios refletem internamente em vez de iluminar a região inferior.
Q19
Optica geometrica
Uma luneta rudimentar é formada por um par de lentes, sendo uma objetiva e outra ocular. A objetiva gera uma imagem menor e invertida do objeto distante, enquanto a ocular amplia a imagem gerada pela objetiva. Pode-se afirmar que
A)
a lente objetiva é convergente e a ocular divergente de mesmas distâncias focais.
B)
ambas as lentes são divergentes, sendo a distância focal da objetiva menor que a da lente ocular.
C)
as lentes podem ser divergentes ou convergentes, desde que as distâncias focais sejam iguais.
D)
ambas as lentes da luneta são convergentes, sendo a distância focal da objetiva maior que a da ocular.
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
A objetiva deve ser convergente para produzir uma imagem real e invertida de um objeto distante. A ocular convergente funciona como lupa dessa imagem, numa luneta do tipo kepleriana. Para ampliar:
Logo, a distância focal da objetiva é maior que a da ocular.
Q20
Ondas
Considere um espaço muito grande, livre de anteparos e separado por um muro alto e extenso. Duas pessoas, uma de cada lado do muro, falam e conseguem ouvir claramente um ao outro, apesar de não se verem. Isso se deve ao fato de o som sofrer o fenômeno de
A)
difração
B)
refração
C)
reflexão
D)
interferência
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
O som pode contornar as bordas do muro e alcançar a região que não recebe luz diretamente. Esse espalhamento para a região de sombra é a difração. Seu efeito é mais perceptível para ondas sonoras do que para luz visível devido à grande diferença de comprimentos de onda.
