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UFLA PAS 1 2020 — 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

PAS UFLA — 1ª Etapa · Grupo XXI · Triênio 2020–2022 · Física Q11–Q20 · Gabarito conferido no documento local.

Q11
Trabalho e energia

Uma pessoa pode empuxar uma caixa sobre uma superfície, de atrito desprezível, de duas maneiras possíveis, como é mostrado na figura. Considere que, em ambos os casos, I e II, o deslocamento é o mesmo. Marque a alternativa CORRETA.

Duas forças de mesmo módulo: uma inclinada para baixo e outra horizontal, com o mesmo deslocamento horizontal.
A)
Os trabalhos da força F nas maneiras I e II são nulos.
B)
O trabalho da força F da maneira I é igual ao da maneira II.
C)
O trabalho da força F da maneira I é maior que da maneira II.
D)
O trabalho da força F da maneira I é menor que da maneira II.

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

O deslocamento é horizontal e tem o mesmo módulo nos dois casos. O trabalho depende da componente da força nessa direção. No caso I:

$$W_I=Fd\cos\theta$$

No caso II:

$$W_{II}=Fd$$

Como o ângulo do caso I é agudo e não nulo:

$$W_I<W_{II}$$

Q12
Grandezas e unidades

Na manhã do dia 29 de maio de 1919, na cidade de Sobral, no Ceará, um grupo de astrônomos fotografou as estrelas que ficam na cabeça da constelação do Homem Velho. Esse dia foi escolhido devido ao eclipse do Sol, que permitiu ver as estrelas na presença do sol. As fotografias iriam determinar se a interação da luz dessas estrelas com o nosso sol se curva devido às suas massas, como predito pela teoria de Newton ou se a luz das estrelas iria se curvar, pois o nosso sol curva o espaço-tempo perto dele, como previsto pela teoria de Einstein. O módulo da velocidade da sombra da Lua a certo ponto da Terra é de 567 m/s, aproximadamente. Em notação científica, é CORRETO afirmar que essa velocidade é:

A)
$2041\times10^3$ km/h
B)
$2{,}041\times10^3$ km/h
C)
$204{,}1\times10^3$ km/h
D)
$20{,}41\times10^3$ km/h

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Converta a velocidade para quilômetros por hora:

$$v=567\cdot3{,}6=2041{,}2\ \text{km/h}$$

Na notação científica, a mantissa fica entre um e dez:

$$v=2{,}0412\times10^3\ \text{km/h}$$

Arredondando como nas alternativas:

$$v\approx2{,}041\times10^3\ \text{km/h}$$

Q13
Relatividade

Quando as velocidades dos objetos são próximas da velocidade da luz, consideram-se os seguintes postulados: a velocidade da luz é constante, e é a mesma para todos os observadores, independentemente do estado do movimento deles, e as leis da física são as mesmas para todos os observadores. Com base nessas afirmações, analise o caso de duas naves espaciais que viajam na mesma direção, mas com sentidos opostos, e que disparam intermitentemente feixes de luz dentro das naves. Se cada nave possui velocidade v e a velocidade da luz é simbolizada como c, indique a velocidade dos feixes de luz de uma das naves percebida pelo piloto da outra nave.

A)
Velocidade c
B)
Velocidade v-c
C)
Velocidade v+c
D)
Velocidade v

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

Pelo postulado da relatividade restrita, todo observador inercial mede a mesma velocidade para a luz no vácuo. O movimento relativo das naves não acrescenta nem subtrai sua velocidade à do feixe:

$$v_{\text{luz}}=c$$

Q14
Movimento circular

A linha do equador é uma linha imaginária ao redor do meio do planeta Terra. A Terra é mais larga na linha do equador, com um raio de aproximadamente 6372 km. Vários países são cortados pela linha do equador, entre eles o Brasil. No Brasil, a linha do equador está presente nos estados do Pará, Roraima, Amazonas e do Amapá. Macapá é a única capital brasileira cortada pela linha do equador. Determine o módulo da velocidade linear de uma pessoa em Macapá sentada bem na linha imaginaria do equador, em relação ao centro da Terra. Considere o valor de π aproximadamente 3. O módulo da velocidade linear CORRETA é

A)
109 km/s
B)
109 km/h
C)
1 593 km/s
D)
1 593 km/h

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Em relação ao centro da Terra, a pessoa acompanha a rotação terrestre. Adote o período aproximado de 24 horas:

$$v=\frac{2\pi R}{T}$$

$$v=\frac{2\cdot3\cdot6372}{24}=1593\ \text{km/h}$$

Q15
Hidrostatica

Um dinamômetro é um instrumento de medida do peso de um objeto. Numa experiência de laboratório, um cilindro de cobre é pendurado no dinamômetro e, em seguida, submerso dentro de um copo com água, como mostrado na figura: Considere T a tensão, E o empuxo e P = mg o peso. O diagrama de força que representa de maneira CORRETA as forças atuantes no cilindro é:

Cilindro suspenso por dinamômetro e mergulhado em água.
A)
Tração e empuxo para cima; peso para baixo.
B)
Tração e peso para baixo; empuxo para cima.
C)
Tração para cima e empuxo para baixo, sem peso.
D)
Empuxo para cima e tração para baixo, sem peso.

Gabarito oficial

A
Resolução comentada

O peso aponta para baixo. A corda puxa o cilindro para cima, e a água exerce empuxo para cima. Como o cilindro permanece em repouso:

$$T+E=P$$

O diagrama deve mostrar essas três forças nos sentidos indicados.

Q16
Cinematica

Um avião, após atingir sua altura de voo programada, passa a viajar com velocidade de cruzeiro, ou seja, com velocidade constante. A figura indica um gráfico que representa a variação da distância percorrida x pelo avião em função do tempo, durante seu voo de cruzeiro. Suponha que ele permaneça com essa velocidade durante 8 horas de voo. A velocidade do avião e a distância percorrida, durante o período de 8 horas, são, respectivamente:

Posição em quilômetros: 1600 em 2 horas, 2400 em 3 horas e 3200 em 4 horas.
A)
800 km/h e 12.800 km
B)
800 km/h e 6.400 km
C)
1600 km/h e 6.400 km
D)
1.600 km/h e 12.800 km

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Use dois pontos do gráfico:

$$v=\frac{3200-1600}{4-2}=800\ \text{km/h}$$

Durante oito horas:

$$d=v\Delta t=800\cdot8=6400\ \text{km}$$

Q17
Cinematica

Um motorista está viajando em um segmento reto de uma estrada, em um veículo X, a 100 km/h em relação ao solo. O motorista percebe a aproximação em seu retrovisor esquerdo de um veículo Y, cuja velocidade em relação ao solo é de 110 km/h. Os efeitos relativísticos são desconsiderados devido às velocidades dos carros serem desprezíveis, quando comparadas com a velocidade da luz. A velocidade relativa que o motorista do veículo X observa, pelo retrovisor, o veículo Y se deslocar é de:

Carros Y e X no mesmo sentido a 110 e 100 quilômetros por hora, respectivamente.
A)
-110 km/h
B)
-10 km/h
C)
10 km/h
D)
110 km/h

Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Escolhendo o sentido da estrada como positivo:

$$v_{Y/X}=v_Y-v_X$$

$$v_{Y/X}=110-100=10\ \text{km/h}$$

O carro Y se aproxima de X com esse módulo de velocidade relativa.

Q18
Cinematica

Em uma competição de mountain bike, um ciclista desce uma montanha em sua bicicleta em alta velocidade até atingir a base de uma encosta. Ao final dessa encosta, no ponto P, ele precisa passar por um vale com desnível de 5 metros e 3 metros de largura para atingir o ponto Q. Considere g=10 m/s² e desconsidere forças de atrito. O menor módulo da velocidade, na horizontal, que o ciclista deve atingir ao final da encosta, para que consiga passar com sucesso pelo vale é

Lançamento horizontal em P, vão de 3 metros e cota vertical de 5 metros junto ao fundo do vale; Q aparece acima desse fundo.
A)
1,5 m/s
B)
2,0 m/s
C)
2,5 m/s
D)
3,0 m/s

Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Para obter o resultado indicado no gabarito, considere os 5 m como o desnível entre saída e chegada. O tempo de queda é:

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

$$t=\sqrt{\frac{2\cdot5}{10}}=1\ \text{s}$$

A velocidade horizontal mínima para percorrer 3 m nesse tempo é:

$$v_{0,\min}=\frac{3}{1}=3\ \text{m/s}$$

O desenho original coloca a cota junto ao fundo do vale, sem indicar claramente a altura de Q. O resultado pressupõe o desnível de 5 m entre P e Q; uma chegada mais alta exigiria velocidade maior.

Q19
Dinamica

Uma pessoa pode sobreviver a impactos aparados com os pés de aproximadamente: 12 m/s contra o concreto; 15 m/s contra o solo de terra e 34 m/s contra água. A lei que explica o motivo pelo qual os valores diferem para as diferentes superfícies é:

A)
Primeira lei de Newton
B)
Segunda lei de Newton
C)
Lei da gravitação de Newton.
D)
Lei de conservação da Energia Mecânica.

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Para a mesma variação de velocidade, uma superfície que prolonga a parada reduz a aceleração média e a força média. Pela segunda lei de Newton:

$$F_{\mathrm{méd}}=m\frac{|\Delta v|}{\Delta t}$$

Superfícies que cedem mais podem aumentar o tempo de parada. A questão usa essa relação para explicar a diferença entre os impactos.

Q20
Cinematica

Um famoso corredor completou uma prova de atletismo de 200 m no tempo de 20,0 s. O gráfico abaixo mostra a variação da velocidade em função do tempo durante o tempo de prova: De acordo com o gráfico, o módulo de desaceleração impresso pelo velocista nos últimos 5 segundos de prova é:

Velocidade cresce até 12 metros por segundo em 5 segundos, permanece constante até 15 segundos e diminui até 20 segundos.
A)
0,6 m/s²
B)
0,8 m/s²
C)
1,0 m/s²
D)
1,2 m/s²

Gabarito oficial

B
Resolução comentada

O deslocamento total é a área sob o gráfico. Nos primeiros cinco segundos:

$$d_1=\frac{5\cdot12}{2}=30\ \text{m}$$

Entre 5 e 15 s:

$$d_2=10\cdot12=120\ \text{m}$$

Restam, nos últimos cinco segundos:

$$d_3=200-30-120=50\ \text{m}$$

A área do trapézio fornece a velocidade final:

$$50=\frac{12+v_f}{2}\cdot5$$

$$v_f=8\ \text{m/s}$$

O módulo da desaceleração é:

$$|a|=\frac{12-8}{5}=0{,}8\ \text{m/s}^2$$

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