Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UFLA PAS 2 2011 — 2ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

PAS UFLA — 2ª Etapa · Grupo XI · Triênio 2010–2012 · Aplicada em 27/11/2010 · Física Q11–Q20.

Q11
Cinematica

Um estudante deseja determinar a velocidade inicial v₀ de uma esfera lançada horizontalmente de altura H, atingindo o solo com alcance horizontal D, conforme a figura. Ele conhece a aceleração da gravidade g e usa uma trena para medir H e D. Desprezando a resistência do ar, qual expressão fornece v₀?

Esfera lançada horizontalmente de altura H e com alcance horizontal D.
A)
$D\sqrt{\frac g{2H}}$
B)
$\frac34D\sqrt{\frac gH}$
C)
$\frac12D\sqrt{\frac g{2H}}$
D)
$D\sqrt{\frac{2g}{H}}$

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

Na vertical, a esfera parte sem velocidade nessa direção:

$$H=\frac{gt^2}{2}$$

$$t=\sqrt{\frac{2H}{g}}$$

Na horizontal:

$$D=v_0t$$

$$v_0=\frac Dt=D\sqrt{\frac g{2H}}$$

Q12
Movimento circular

Dois objetos descrevem movimentos circulares de mesmo raio R. O objeto 1 realiza movimento circular uniforme, com posição angular:

$$\theta_1=\pi t\quad[\text{rad}]$$

O objeto 2 realiza movimento circular uniformemente variado, com posição angular:

$$\theta_2=\pi t^2\quad[\text{rad}]$$

Qual é o tempo necessário para o objeto 2 alcançar e ultrapassar o objeto 1?

A)
1 s
B)
$\frac12$ s
C)
$\frac14$ s
D)
$\pi$ s

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

No reencontro, as posições angulares são iguais:

$$\pi t=\pi t^2$$

$$t(t-1)=0$$

Há o encontro inicial em zero e o primeiro reencontro em:

$$t=1\ \text{s}$$

Para instantes logo posteriores a um segundo, o segundo objeto tem posição angular maior e passa à frente. O gabarito indica o instante de alcance que marca essa ultrapassagem.

Q13
Dilatacao termica

O diagrama abaixo mostra a variação do comprimento ∆L (mm) de uma barra metálica em função da variação de temperatura ∆θ (°C). Considerando o comprimento inicial da barra $L_0$ = 100 m, é CORRETO afirmar que o coeficiente de dilatação térmica linear do material de que é feita a barra é:

Gráfico da dilatação: aumento de 3 milímetros para aumento de 30 graus Celsius.
A)
$30{,}0\times10^{-6}$ °C⁻¹
B)
$30{,}0\times10^{-3}$ °C⁻¹
C)
$1{,}0\times10^{-6}$ °C⁻¹
D)
$1{,}0\times10^{-3}$ °C⁻¹

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

O gráfico indica dilatação de 3 mm para uma variação de 30 °C:

$$\Delta L=0{,}003\ \text{m}$$

Pela dilatação linear:

$$\Delta L=\alpha L_0\Delta T$$

$$\alpha=\frac{0{,}003}{100\cdot30}=1{,}0\times10^{-6}\ ^\circ\text{C}^{-1}$$

Q14
Mudancas de fase

A figura abaixo representa um cilindro com certa massa de água, sob um êmbolo pesado que pode mover-se livremente na vertical, para cima e para baixo. A temperatura inicial da água se encontra na região de transição de fase líquido-sólido. Resfriando-se o sistema, a água se congela a temperatura $T_0$. Com relação à temperatura de congelamento $T_0$ e ao trabalho W realizado sobre o êmbolo, é CORRETO afirmar que:

Cilindro com água sob um êmbolo pesado e móvel.
A)
$T_0=0\ ^\circ\text C$ e $W>0$
B)
$T_0<0\ ^\circ\text C$ e $W<0$
C)
$T_0>0\ ^\circ\text C$ e $W<0$
D)
$T_0<0\ ^\circ\text C$ e $W>0$

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

A água aumenta de volume ao congelar. Essa expansão eleva o êmbolo e realiza trabalho positivo sobre ele. O peso do êmbolo mantém a pressão acima da atmosférica. Para a água, o aumento da pressão reduz a temperatura de fusão/congelamento em relação a 0 °C. Assim:

$$T_0<0\ ^\circ\text{C}$$

$$W>0$$

O sinal de W se refere ao trabalho realizado sobre o êmbolo, como pede o enunciado.

Q15
Gases ideais

Um gás ideal encontra-se inicialmente em equilíbrio, à pressão P₀, volume V₀ e temperatura absoluta T₀. A temperatura é reduzida lentamente até T₀/2 e o volume passa a V₀/3. Qual é a razão entre a pressão final P e a pressão inicial P₀?

A)
2
B)
1,5
C)
$\frac23$
D)
1

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Para a mesma quantidade de gás:

$$\frac{PV}{T}=\frac{P_0V_0}{T_0}$$

Com temperatura final T₀/2 e volume final V₀/3:

$$\frac P{P_0}=\frac{T}{T_0}\frac{V_0}{V}$$

$$\frac P{P_0}=\frac12\cdot3=1{,}5$$

Q16
Termodinamica

A figura abaixo mostra o diagrama PV da transição de um sistema termodinâmico de um estado inicial I para um estado final III, seguindo três caminhos possíveis. É CORRETO afirmar que o caminho em que o gás realiza menor trabalho (W) e a sua expressão correspondente são respectivamente:

Diagrama de pressão e volume: I no canto superior esquerdo, IV superior direito, II inferior esquerdo e III inferior direito.
A)
I → IV → III; $W=P_2(V_2-V_1)$
B)
I → III; $W=\frac{(P_2-P_1)(V_2-V_1)}2$
C)
I → II → III; $W=P_1(V_2-V_1)$
D)
I → III; $W=\frac{(P_1+P_2)(V_2-V_1)}2$

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

O trabalho realizado pelo gás na expansão é a área sob o caminho no diagrama. Os trechos verticais não realizam trabalho porque não há variação de volume. Como P₁ é menor que P₂, o menor trabalho ocorre no caminho I → II → III, com expansão à pressão P₁:

$$W_{\min}=P_1(V_2-V_1)$$

O caminho direto tem área de trapézio e trabalho intermediário; o caminho pela pressão P₂ tem o maior trabalho.

Q17
Termodinamica

De acordo com a 2ª Lei da Termodinâmica, não é possível uma máquina térmica ter um rendimento de 100%. Carnot estabeleceu um ciclo teórico para obter um máximo rendimento possível. É CORRETO afirmar que o ciclo proposto por Carnot é constituído por:

A)
duas transformações isobáricas e duas transformações isovolumétricas.
B)
duas transformações isobáricas e duas transformações adiabáticas.
C)
duas transformações isotérmicas e duas transformações isovolumétricas.
D)
duas transformações adiabáticas e duas transformações isotérmicas.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

O ciclo de Carnot contém duas transformações isotérmicas, nas quais o sistema recebe e rejeita calor às temperaturas das fontes, e duas transformações adiabáticas, nas quais não há troca de calor. São duas isotérmicas e duas adiabáticas, todas reversíveis no modelo ideal.

Q18
Optica geometrica

Com relação ao fenômeno de refração da luz, é CORRETO afirmar que:

A)
dependendo da intensidade da luz incidente ao passar de um meio menos refringente para outro mais refringente, não haverá desvio do raio refratado, ou seja, o ângulo de incidência será igual ao ângulo de refração.
B)
quando a luz se propaga de um meio menos refringente para outro mais refringente, para cada raio de luz incidente haverá sempre um raio de luz correspondente refratado.
C)
o índice de refração absoluto de um meio pode ser menor que 1, dependendo da intensidade da luz.
D)
o índice de refração absoluto de um meio independe da cor da luz que nele se propaga.

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

No modelo de óptica geométrica usado na questão, a luz que vai de um meio menos refringente para outro mais refringente tem um raio transmitido. A reflexão total pode ocorrer na passagem inversa, do meio mais refringente para o menos refringente, quando o ângulo de incidência supera o limite. O índice também pode depender da cor da luz, e não é a intensidade que determina esse índice no modelo linear adotado.

Q19
Optica geometrica

Em um Laboratório de Óptica, um estudante observa um pedaço de papel em um aparelho, e o vê como vermelho. O estudante, então, conclui: I – O papel pode ser branco e pode estar sendo iluminado com uma luz vermelha. II – O papel pode ser verde e estar sendo iluminado com luz vermelha. III – O papel pode ser vermelho e estar sendo iluminado com luz branca. É CORRETO afirmar que:

A)
somente a conclusão II é correta.
B)
somente a conclusão III é correta.
C)
somente a conclusão I é correta.
D)
somente as conclusões I e III são corretas.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Um papel branco pode parecer vermelho sob luz vermelha, pois reflete a componente disponível: I é correta. No modelo ideal, um papel verde não reflete significativamente o vermelho e tende a parecer escuro sob essa iluminação: II é incorreta. Um papel vermelho sob luz branca reflete predominantemente a componente vermelha: III é correta. Portanto, somente I e III são corretas.

Q20
Ondas

Crianças brincam com uma corda de 5 m de comprimento, produzindo, em uma das extremidades, pulsos senoidais com frequência de 10 Hz e comprimento de onda de 0,25 m. O tempo para essa onda gerada atingir a outra extremidade da corda é de:

A)
2 s
B)
0,5 s
C)
5 s
D)
0,1 s

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

A velocidade de propagação é:

$$v=\lambda f=0{,}25\cdot10=2{,}5\ \text{m/s}$$

Para percorrer os cinco metros da corda:

$$t=\frac Lv=\frac5{2{,}5}=2\ \text{s}$$

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