Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UFMG 1999 | 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular UFMG 1999 · 1ª Etapa · 1ª Etapa · Caderno 1 · Física: questões 01 a 15 — resolução comentada Método TEF.

Q01
Mecânica — Lançamento vertical — Velocidade e aceleração no ápice

Uma pessoa lança uma bola verticalmente para cima. Sejam v o módulo da velocidade e a o módulo da aceleração da bola no ponto mais alto de sua trajetória.

Assim sendo, é correto afirmar que, nesse ponto,

A)
v = 0 e a ≠ 0.
B)
v ≠ 0 e a ≠ 0.
C)
v = 0 e a = 0.
D)
v ≠ 0 e a = 0.

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A
Resolução comentada

No ponto mais alto de um lançamento vertical, a velocidade vertical é instantaneamente nula, mas a gravidade continua atuando.

$$v=0,\qquad a=g\ne0$$

A aceleração permanece vertical para baixo, mesmo no instante em que a bola muda o sentido do movimento.

Q02
Mecânica — Equilíbrio de forças — Ímãs em repulsão e reação da base

Na figura, dois ímãs iguais, em forma de anel, são atravessados por um bastão que está preso em uma base. O bastão e a base são de madeira. Considere que os ímãs se encontram em equilíbrio e que o atrito entre eles e o bastão é desprezível.

Nessas condições, o módulo da força que a base exerce sobre o ímã de baixo é

Dois ímãs anelares sobre suporte de madeira
A)
igual ao peso desse ímã.
B)
nulo.
C)
igual a duas vezes o peso desse ímã.
D)
maior que o peso desse ímã e menor que o dobro do seu peso.

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C
Resolução comentada

O ímã superior fica suspenso pela repulsão do inferior. Para ele estar em equilíbrio, a força magnética ascendente tem módulo igual ao seu peso, $F_m=P$.

Sobre o ímã inferior atuam o próprio peso e a repulsão magnética para baixo. A reação da base deve equilibrar ambas:

$$N=P+F_m=2P$$

Q03
Mecânica — Hidrostática — Pressões em líquidos não miscíveis

A figura mostra um tubo em U, aberto nas duas extremidades. Esse tubo contém dois líquidos que não se misturam e que têm densidades diferentes. Sejam pM e pN as pressões e dM e dN as densidades dos líquidos nos pontos M e N, respectivamente. Esses pontos estão no mesmo nível, como indicado pela linha tracejada.

Nessas condições, é correto afirmar que

Tubo em U com líquidos de densidades distintas
A)
pM = pN e dM > dN.
B)
pM ≠ pN e dM > dN.
C)
pM = pN e dM < dN.
D)
pM ≠ pN e dM < dN.

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B
Resolução comentada

O desenho mostra a coluna de líquido à esquerda mais baixa, logo esse líquido tem densidade maior: $d_M>d_N$.

Os pontos M e N, embora estejam na mesma altura geométrica, pertencem a líquidos diferentes e não estão em uma mesma região contínua de líquido homogêneo. Pelas alturas das colunas e pelas respectivas densidades, suas pressões podem ser distintas. O gráfico corresponde a $p_M\ne p_N$.

Q04
Mecânica — Máquinas simples — Força em rampa e roldana fixa

INSTRUÇÃO COMUM ÀS QUESTÕES 04 E 05:

As figuras mostram uma pessoa erguendo um bloco até uma altura h em três situações distintas. Na situação I, o bloco é erguido verticalmente; na II, é arrastado sobre um plano inclinado; e, na III, é elevado utilizando-se uma roldana fixa. Considere que o bloco se move com velocidade constante e que são desprezíveis a massa da corda e qualquer tipo de atrito.

Considerando-se as três situações descritas, a força que a pessoa faz é

Três métodos de elevação de um bloco
A)
igual ao peso do bloco em II e maior que o peso do bloco em I e III.
B)
igual ao peso do bloco em I, II e III.
C)
igual ao peso do bloco em I e menor que o peso do bloco em II e III.
D)
igual ao peso do bloco em I e III e menor que o peso do bloco em II.

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D
Resolução comentada

Nos sistemas ideais e com velocidade constante, a força no levantamento vertical é $F_I=P$ e, na roldana fixa, $F_{III}=P$.

No plano inclinado, a força paralela necessária é $F_{II}=P\sin\theta<P$.

Assim, a força é igual ao peso em I e III e menor em II.

Q05
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho em máquinas ideais

INSTRUÇÃO COMUM ÀS QUESTÕES 04 E 05:

As figuras mostram uma pessoa erguendo um bloco até uma altura h em três situações distintas. Na situação I, o bloco é erguido verticalmente; na II, é arrastado sobre um plano inclinado; e, na III, é elevado utilizando-se uma roldana fixa. Considere que o bloco se move com velocidade constante e que são desprezíveis a massa da corda e qualquer tipo de atrito.

Comparando-se as três situações descritas, é correto afirmar que o trabalho realizado pela pessoa é

Três métodos de elevação de um bloco
A)
maior em II.
B)
o mesmo em I, II e III.
C)
maior em I.
D)
menor em II.

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B
Resolução comentada

O bloco é levado à mesma altura nas três situações. Como não há atrito, o trabalho realizado contra a gravidade é independente do percurso:

$$W=\Delta E_p=mgh$$

A pessoa realiza a mesma quantidade de trabalho em I, II e III.

Q06
Termologia — Dilatação linear — Proporcionalidade com comprimento inicial

O comprimento L de uma barra, em função de sua temperatura t, é descrito pela expressão

$L=L_0+L_0\alpha(t-t_0)$,

sendo L0 o seu comprimento à temperatura t0 e α o coeficiente de dilatação do material da barra.

Considere duas barras, X e Y, feitas de um mesmo material. A uma certa temperatura, a barra X tem o dobro do comprimento da barra Y. Essas barras são, então, aquecidas até outra temperatura, o que provoca uma dilatação DX na barra X e DY na barra Y.

A relação CORRETA entre as dilatações das duas barras é

A)
$\Delta X = \Delta Y$
B)
$\Delta X = 4 \Delta Y$
C)
$\Delta X = \Delta Y/2$
D)
$\Delta X = 2 \Delta Y$

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D
Resolução comentada

Na dilatação linear, $\Delta L=\alpha L_0\Delta T$. As duas barras são do mesmo material e sofrem a mesma variação de temperatura; logo, a dilatação é proporcional ao comprimento inicial.

$$L_{0X}=2L_{0Y}\quad\Longrightarrow\quad\Delta X=2\Delta Y$$

Q07
Termologia — Gases ideais — Expansão isotérmica de bolha

Um mergulhador, em um lago, solta uma bolha de ar de volume V a 5,0 m de profundidade. A bolha sobe até a superfície, onde a pressão é a pressão atmosférica.

Considere que a temperatura da bolha permanece constante e que a pressão aumenta cerca de 1,0 atm a cada 10 m de profundidade.

Nesse caso, o valor do volume da bolha na superfície é, aproximadamente,

A)
0,67 V
B)
2,0 V
C)
0,50 V
D)
1,5 V

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D
Resolução comentada

A 5 m de profundidade, a pressão absoluta é aproximadamente $1{,}5\ \mathrm{atm}$. Na superfície, vale $1{,}0\ \mathrm{atm}$. Para temperatura constante:

$$p_1V=p_2V_s$$

$$V_s=\frac{1{,}5}{1{,}0}V=1{,}5V$$

Q08
Ondulatória — Superposição — Passagem de pulsos com amplitudes diferentes

A figura mostra pulsos produzidos por dois garotos, Breno e Tomás, nas extremidades de uma corda. Cada pulso vai de encontro ao outro. O pulso produzido por Breno tem maior amplitude que o pulso produzido por Tomás. As setas indicam os sentidos de movimento dos pulsos.

Assinale a alternativa que contém a melhor representação dos pulsos, logo depois de se encontrarem.

Pulsos produzidos por Breno e Tomás
A)
Formato e sentido de propagação dos pulsos na alternativa A
B)
Formato e sentido de propagação dos pulsos na alternativa B
C)
Formato e sentido de propagação dos pulsos na alternativa C
D)
Formato e sentido de propagação dos pulsos na alternativa D

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C
Resolução comentada

Pulsos em uma corda ideal se superpõem momentaneamente, mas depois continuam a propagação sem trocar de forma.

Assim, após o encontro, o pulso maior e positivo segue para a direita, e o pulso menor e negativo segue para a esquerda. A alternativa C representa esse estado.

Q09
Óptica — Refração e reflexão total — Ordenação de índices de refração

A figura mostra a trajetória de um feixe de luz que vem de um meio I, atravessa um meio II, é totalmente refletido na interface dos meios II e III e retorna ao meio I. Sabe-se que o índice de refração do ar é menor que o da água e que o da água é menor que o do vidro.

Nesse caso, é CORRETO afirmar que os meios I, II e III podem ser, respectivamente,

Feixe de luz nas interfaces I, II e III
A)
ar, água e vidro.
B)
vidro, água e ar.
C)
água, ar e vidro.
D)
ar, vidro e água.

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B
Resolução comentada

Ao passar de I para II, o raio se afasta da normal à interface, de modo que $n_I>n_{II}$. A reflexão total na passagem de II para III exige $n_{II}>n_{III}$.

A sequência é, portanto, de índices decrescentes: vidro, água e ar.

Q10
Física moderna — Fótons — Energia e velocidade das ondas eletromagnéticas

Raios X e ondas de rádio estão se propagando no vácuo. Os raios X têm comprimento de onda igual a 7,2 x 10-11 m e as ondas de rádio, comprimento de onda igual a 3,0 m. Sejam EX a energia dos fótons de raios X, ER a energia dos fótons da onda de rádio e vX e vR, respectivamente, as suas velocidades de propagação.

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que

A)
EX > ER e vX = vR.
B)
EX = ER e vX = vR.
C)
EX > ER e vX > vR.
D)
EX = ER e vX > vR.

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A
Resolução comentada

A energia de um fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda:

$$E=hf=\frac{hc}{\lambda}$$

Os raios X têm comprimento de onda muito menor que as ondas de rádio e, por isso, fótons mais energéticos. Ambas as radiações viajam no vácuo à mesma velocidade $c$.

Q11
Eletricidade — Dinâmica de cargas — Aceleração de elétron em campo uniforme

Na figura, um elétron desloca-se na direção x, com velocidade inicial $\vec v_0$. Entre os pontos $x_1$ e $x_2$, existe um campo elétrico uniforme, cujas linhas de força também estão representadas na figura.

Despreze o peso do elétron nessa situação.

Considerando a situação descrita, assinale a alternativa cujo gráfico melhor descreve o módulo da velocidade do elétron em função de sua posição x

Elétron atravessando região com campo elétrico
A)
Gráfico velocidade em função da posição na alternativa A
B)
Gráfico velocidade em função da posição na alternativa B
C)
Gráfico velocidade em função da posição na alternativa C
D)
Gráfico velocidade em função da posição na alternativa D

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A
Resolução comentada

O campo aponta para a esquerda e o elétron, cuja carga é negativa, recebe força para a direita, no sentido de seu movimento.

Antes de $x_1$, sua rapidez é constante. No intervalo de campo, a rapidez cresce; depois de $x_2$, volta a ficar constante. O perfil qualitativo é o da alternativa A.

O gráfico deve ser interpretado qualitativamente: em campo uniforme, a relação rigorosa é $v^2=v_0^2+2a(x-x_1)$, não uma reta exata de $v$ em função de $x$.

Q12
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e resistência de lâmpadas

Duas lâmpadas foram fabricadas para funcionar sob uma diferença de potencial de 127 V. Uma delas tem potência de 40 W, resistência $R_1$ e corrente $i_1$. Para a outra lâmpada, esses valores são, respectivamente, 100 W, $R_2$ e $i_2$.

Assim sendo, é CORRETO afirmar que

A)
$R_1$ < $R_2$ e $i_1$ > $i_2$.
B)
$R_1$ > $R_2$ e $i_1$ > $i_2$.
C)
$R_1$ < $R_2$ e $i_1$ < $i_2$.
D)
$R_1$ > $R_2$ e $i_1$ < $i_2$.

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D
Resolução comentada

Para lâmpadas projetadas para a mesma tensão $U$, valem $P=U^2/R$ e $i=P/U$.

A lâmpada de 100 W tem resistência menor e corrente maior que a de 40 W. Assim, $R_1>R_2$ e $i_1<i_2$.

Q13
Eletricidade — Resistência elétrica — Localização de curto-circuito em cabo

A figura mostra um cabo telefônico. Formado por dois fios, esse cabo tem comprimento de 5,00 km.

Constatou-se que, em algum ponto ao longo do comprimento desse cabo, os fios fizeram contato elétrico entre si, ocasionando um curto-circuito. Para descobrir o ponto que causa o curto-circuito, um técnico mede as resistências entre as extremidades P e Q, encontrando 20,0 Ω, e entre as extremidades R e S, encontrando 80,0 Ω.

Com base nesses dados, é CORRETO afirmar que a distância das extremidades PQ até o ponto que causa o curto-circuito é de

Cabo telefônico com extremidades P, Q, R e S
A)
1,25 km.
B)
4,00 km.
C)
1,00 km.
D)
3,75 km.

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C
Resolução comentada

Se o curto está a distância $x$ da ponta PQ, o circuito medido entre P e Q percorre os dois fios ao longo de $x$. A resistência é proporcional ao comprimento: $R_{PQ}=2rx$ e $R_{RS}=2r(L-x)$.

$$\frac{x}{L-x}=\frac{20}{80}=\frac14$$

$$5x=L=5{,}00\ \mathrm{km}\quad\Longrightarrow\quad x=1{,}00\ \mathrm{km}$$

Q14
Magnetismo — Interação entre correntes — Força magnética entre fios paralelos

Dois fios paralelos, percorridos por correntes elétricas de intensidades diferentes, estão se repelindo.

Com relação às correntes nos fios e às forças magnéticas com que um fio repele o outro, é CORRETO afirmar que

A)
as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos iguais.
B)
as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos iguais.
C)
as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos diferentes.
D)
as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos diferentes.

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B
Resolução comentada

Dois fios paralelos se repelem quando suas correntes têm sentidos contrários. Pela terceira lei de Newton, as forças que exercem um sobre o outro têm módulos iguais e sentidos opostos, mesmo quando as intensidades das correntes são diferentes.

Q15
Física moderna — Modelo de Bohr — Níveis de energia quantizados

No modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio, a energia do átomo

A)
pode ter qualquer valor.
B)
tem um único valor fixo.
C)
independe da órbita do elétron.
D)
tem alguns valores possíveis.

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D
Resolução comentada

No modelo de Bohr, o elétron só pode ocupar determinados estados estacionários. A energia do átomo assume valores discretos associados a esses estados e muda por absorção ou emissão de fótons.

Logo, não pode ter um valor arbitrário nem um único valor fixo.

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