UFLA 2007.1 — Questões de Física Q43–Q50, Gabarito Oficial e Resoluções

Q43

Mecânica — Cinemática — Velocidade média

Um objeto move-se com velocidade constante e percorre 80 cm em 2 s. Um estudante, ao analisar o movimento, faz a razão entre os números 2 e 80, obtendo o valor 0,025. A interpretação CORRETA desse valor é:

a)O objeto demora 1 s para percorrer 0,025 cm.

b)Esse valor representa a velocidade do objeto.

c)Esse valor representa a aceleração do objeto.

d)O objeto demora 0,025 s para percorrer 1 cm.

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: D

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: A razão entre intervalo de tempo e distância representa tempo gasto por unidade de comprimento.

Passo 1 — Calcular a velocidade. O objeto percorre 80 cm em 2 s.

$v=\dfrac{80\ \text{cm}}{2\ \text{s}}=40\ \text{cm/s}$

Passo 2 — Interpretar a razão inversa. Dividimos o tempo pelo deslocamento.

$\dfrac{\Delta t}{\Delta s}=\dfrac{2}{80}=0{,}025\ \text{s/cm}$

Resposta: alternativa D.

Q44

Mecânica — Estática — Forças em polias

Na figura abaixo, pode-se observar um corpo A de massa $m_A$ e um corpo B de massa $m_B$, ligados por um fio ideal (sem massa, inextensível), que passa por uma roldana isenta de atrito. Considerando o sistema em equilíbrio estático, em que a massa $m_B$ = 3 $m_A$, pode-se afirmar que a força normal que o solo exerce sobre o corpo B é

Figura original da questão 44 da UFLA 2007.1

a)zero

b)$\dfrac{3}{2}m_Bg$

c)$3m_Ag$

d)$\dfrac{2}{3}m_Bg$

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Alternativa: D

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: No equilíbrio estático, o peso de A iguala a tração; a reação normal sobre B completa a sustentação do seu peso.

Passo 1 — Bloco A. Tração no fio ideal.

$T=m_Ag$

Passo 2 — Bloco B. Equilíbrio vertical com normal, tração e peso.

$N+T=m_Bg$

$N=(m_B-m_A)g$

Passo 3 — Aplicar a relação de massas. Como $m_B=3m_A$,

$N=\dfrac{2}{3}m_Bg$

Resposta: alternativa D.

Q45

Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton

Considere um bloco que desça um plano inclinado com atrito, com velocidade constante. A alternativa que mostra CORRETAMENTE a resultante das forças sobre o bloco é

c)resultante nula.

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Alternativa: C

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: Velocidade constante implica aceleração nula e, portanto, resultante de forças nula.

Passo 1 — Relacionar movimento e aceleração. A rapidez e a direção da velocidade não variam.

$a=0$

Passo 2 — Aplicar a segunda lei. A força resultante é nula.

$\sum\vec F=m\vec a=\vec0$

Resposta: alternativa C.

Q46

Mecânica — Impulso e quantidade de movimento — Energia cinética

Um garoto de massa M sobre um skate de massa m, inicialmente em repouso, apóia-se sobre uma sólida parede para dar um impulso inicial ao seu movimento. Após perder contato com a parede, o menino mais o skate adquirem velocidade constante v. Pode-se afirmar que o impulso e a variação da energia cinética do sistema menino e skate valem, respectivamente,

a)$(m+M)v\;;\;\dfrac12(m+M)v^2$

b)$(m+M)\Delta t\;;\;\dfrac12(m+M)v^2$

c)$(m+M)F\;;\;\dfrac12Mv^2$

d)$(m+M)\Delta s\;;\;\dfrac12mv^2$

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: A

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: O impulso é a variação da quantidade de movimento do conjunto menino–skate, inicialmente em repouso.

Passo 1 — Quantidade de movimento. A massa total é $m+M$.

$I=\Delta p=(m+M)v$

Passo 2 — Energia cinética. Toda a energia cinética final é adquirida após a interação.

$\Delta E_c=\dfrac{(m+M)v^2}{2}$

Resposta: alternativa A.

Q47

Termologia — Termodinâmica — Ciclos de gases

O diagrama PV indicado abaixo mostra o ciclo hipotético de transformações reversíveis a que foi submetida uma quantidade de gás ideal. O calor envolvido na transformação AB foi de $9{,}8\cdot10^5\ \text{J}$ e na transformação CA, $-10{,}4\cdot10^5\ \text{J}$. Pode-se afirmar que a quantidade de calor envolvida na transformação BC foi de

Figura original da questão 47 da UFLA 2007.1

a)$0{,}6\cdot10^5\ \text{J}$

b)$20{,}2\cdot10^5\ \text{J}$

c)$2{,}4\cdot10^5\ \text{J}$

d)$3{,}6\cdot10^5\ \text{J}$

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: D

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: Num ciclo fechado, a variação total da energia interna é nula; o calor líquido equivale ao trabalho líquido (área no diagrama $p imes V$).

Passo 1 — Trabalho líquido. Área do triângulo no diagrama, com pressão em $10^5\ ext{Pa}$.

$W_{\rm ciclo}=\dfrac{(5-2)(3-1)}{2}\cdot10^5=3\cdot10^5\ \text{J}$

Passo 2 — Primeira lei no ciclo. Somar os calores nas três etapas.

$Q_{AB}+Q_{BC}+Q_{CA}=W_{\rm ciclo}$

Passo 3 — Isolar o calor BC. Com os valores informados.

$Q_{BC}=3\cdot10^5-9{,}8\cdot10^5+10{,}4\cdot10^5$

$Q_{BC}=3{,}6\cdot10^5\ \text{J}$

Resposta: alternativa D.

Q48

Óptica — Refração — Índice de refração

O índice de refração absoluto $n$ de uma substância, também chamado de densidade óptica, é uma grandeza adimensional dada pela expressão: $n=\dfrac{c}{v}$, sendo $c$ a velocidade da luz no vácuo e $v$, a velocidade da luz em determinada substância. Pode-se afirmar que

a)o índice de refração absoluto de um determinado meio pode ser menor que 1.

b)quanto maior a densidade de uma mesma substância, maior é o seu índice de refração.

c)o índice de refração absoluto de um meio material independe da freqüência da luz nesse meio.

d)o índice de refração absoluto independe da temperatura desse meio.

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: B

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: O índice de refração é definido pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e no meio.

Passo 1 — Definição do índice. Para materiais transparentes comuns no modelo escolar.

$n=\dfrac{c}{v}$

Passo 2 — Avaliar as afirmações. O índice depende das propriedades ópticas do material e, em geral, da frequência e da temperatura. A alternativa B expressa a tendência proposta para uma mesma substância.

Resposta: alternativa B.

Auditoria TEF: A densidade de massa não determina, sozinha e universalmente, o índice óptico. A relação indicada na alternativa B é contextual e não uma lei geral para quaisquer materiais.

Q49

Eletricidade — Eletrostática — Eletrização por contato

Uma casca condutora de raio $R_1$ eletrizada com carga Q é colocada em contato com outra casca esférica de raio $R_2$, porém, eletricamente neutra. Após o contato, as cascas esféricas são separadas e ficam eletrizadas com cargas $q_1$ e $q_2$, respectivamente. Considerando ambas as cascas esféricas condutoras e de mesmo material, e o sistema eletricamente isolado, pode-se afirmar que

a)se $R_1$ > $R_2$, então $q_1$ < $q_2$

b)se $R_1$ < $R_2$, então $q_1$ > $q_2$

c)se $R_1$ > $R_2$, então $q_1$ > $q_2$

d)se $R_1$ < $R_2$, então $q_1$ = $q_2$

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: C

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: Duas esferas condutoras em equilíbrio eletrostático possuem o mesmo potencial, e a carga se distribui proporcionalmente aos raios.

Passo 1 — Igualar potenciais. Tratando as cascas como esferas condutoras isoladas e afastadas.

$\dfrac{kq_1}{R_1}=\dfrac{kq_2}{R_2}$

Passo 2 — Comparar as cargas. O sinal das cargas acompanha a carga inicial total.

$\dfrac{q_1}{q_2}=\dfrac{R_1}{R_2}$

Passo 3 — Concluir. Quando $R_1>R_2$, então $q_1>q_2$ para $Q>0$.

Resposta: alternativa C.

Auditoria TEF: A comparação por sinal assume carga inicial positiva. Para $Q<0$, a ordem numérica das cargas negativas se inverte, embora seus módulos continuem proporcionais aos raios.

Q50

Magnetismo — Indução eletromagnética — Lei de Faraday

Sabe-se, pela Lei de Lenz-Faraday, que uma espira, quando submetida a um fluxo magnético $\phi$ variável, fica sujeita a uma força eletromotriz $(\varepsilon)$ induzida, dada pela expressão $\varepsilon=-\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}$. Considere uma espira com uma resistência de $2\Omega$ (Figura 1) e o diagrama fluxo magnético $\phi$ em relação ao tempo (Figura 2). Pode-se afirmar que, quando essa espira for submetida a esse fluxo magnético variável, a resistência dissipará uma potência média de

Figura original da questão 50 da UFLA 2007.1

a)$1{,}25\cdot10^{-3}\ \text{W}$

b)$4{,}00\cdot10^{-3}\ \text{W}$

c)$2{,}50\cdot10^{-3}\ \text{W}$

d)$8{,}00\cdot10^{-3}\ \text{W}$

Gabarito oficial da UFLA — arquivo fornecido

Alternativa: A

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF

Ideia central: A variação do fluxo magnético induz uma fem cuja energia é dissipada por efeito Joule.

Passo 1 — Calcular a fem induzida. Fluxo de $20\cdot10^{-3}\ ext{Wb}$ em $0{,}4\ ext{s}$.

$|\varepsilon|=\dfrac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}=\dfrac{20\cdot10^{-3}}{0{,}4}=0{,}05\ \text{V}$

Passo 2 — Calcular a potência. Resistência de $2\ \Omega$.

$P=\dfrac{\varepsilon^2}{R}=\dfrac{(0{,}05)^2}{2}$

$P=1{,}25\cdot10^{-3}\ \text{W}$

Resposta: alternativa A.

Dados da prova

UFLA 2007.1 — Física, questão 43: Velocidade média

UFLA 2007.1 — Física, questão 44: Forças em polias

UFLA 2007.1 — Física, questão 45: Segunda lei de Newton

UFLA 2007.1 — Física, questão 46: Energia cinética

UFLA 2007.1 — Física, questão 47: Ciclos de gases

UFLA 2007.1 — Física, questão 48: Índice de refração

UFLA 2007.1 — Física, questão 49: Eletrização por contato

UFLA 2007.1 — Física, questão 50: Lei de Faraday