UFMG 2002 | 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Questões 01 a 15 — resolução comentada Método TEF.

Q01
Mecânica — Cinemática — Gráfico posição-tempo de uma frenagem

Em uma corrida de Fórmula 1, o piloto Miguel Sapateiro passa, com seu carro, pela linha de chegada e avança em linha reta, mantendo velocidade constante. Antes do fim da reta, porém, acaba a gasolina do carro, que diminui a velocidade progressivamente, até parar. Considere que, no instante inicial, t = 0, o carro passa pela linha de chegada, onde x = 0. Assinale a alternativa cujo gráfico da posição x em função do tempo t melhor representa o movimento desse carro.

A)
Posição cresce primeiro em reta, depois com inclinação decrescente, até ficar constante.
B)
Posição começa constante e depois diminui até zero.
C)
Posição começa constante, cresce com inclinação inicialmente crescente e chega a um patamar.
D)
Posição aumenta e depois retorna a zero.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

A
Resolução comentada

Enquanto o carro tem velocidade constante positiva, a posição cresce linearmente.

$$\frac{dx}{dt}=v>0$$

Após acabar a gasolina, a velocidade ainda é positiva, mas diminui: a inclinação do gráfico continua positiva e vai se reduzindo.

Ao parar:

$$v=0$$

A posição permanece constante, formando um patamar depois de uma curva que se torna horizontal.

Alternativa A.

Q02
Mecânica — Referenciais — Bola lançada de um skate

Observe esta figura:

Daniel lança a bola do skate no instante t1; no instante t2, K fica atrás, L junto à mão e M à frente.

Daniel está andando de skate em uma pista horizontal. No instante $t_1$, ele lança uma bola, que, do seu ponto de vista, sobe verticalmente. A bola sobe alguns metros e cai, enquanto Daniel continua a se mover em trajetória retilínea, com velocidade constante. No instante $t_2$, a bola retorna à mesma altura de que foi lançada. Despreze os efeitos da resistência do ar. Assim sendo, no instante $t_2$, o ponto em que a bola estará, mais provavelmente, é

A)
K.
B)
L.
C)
M.
D)
qualquer um, dependendo do módulo da velocidade de lançamento.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

B
Resolução comentada

No instante do lançamento, a bola tem a mesma velocidade horizontal de Daniel em relação ao solo.

Sem resistência do ar, não há força horizontal sobre a bola.

$$v_{x,\mathrm{bola}}=v_{\mathrm{skate}}$$

Durante todo o voo, os deslocamentos horizontais são iguais. Ao retornar à altura de lançamento, a bola permanece alinhada com a mão de Daniel, na posição L.

Alternativa B.

Q03
Mecânica — Dinâmica — Força no ponto mais alto

Durante uma brincadeira, Bárbara arremessa uma bola de vôlei verticalmente para cima, como mostrado nesta figura:

Bárbara lança a bola verticalmente para cima.

Assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa a(s) força(s) que atua(m) na bola no ponto mais alto de sua trajetória.

A)
Setas de mesmo comprimento para cima e para baixo.
B)
Seta para cima maior que a seta para baixo.
C)
Apenas uma seta vertical para baixo.
D)
Nenhuma força atua sobre a bola nesse ponto.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Depois que a bola sai da mão, a força do lançamento não continua atuando. No ponto mais alto, sua velocidade é instantaneamente nula, mas a gravidade permanece.

$$\vec F_{\mathrm{res}}=\vec P=m\vec g$$

A única seta deve apontar verticalmente para baixo, representando o peso. A aceleração continua dirigida para baixo.

Alternativa C.

Q04
Mecânica — Estática — Ímãs sustentados por fios

Dois ímãs, presos nas extremidades de dois fios finos, estão em equilíbrio, alinhados verticalmente, como mostrado nesta figura:

Ímã superior suspenso por um fio e ímã inferior ligado por outro fio à base.

Nessas condições, o módulo da tensão no fio que está preso no ímã de cima é

A)
igual ao módulo da tensão no fio de baixo.
B)
igual ao módulo do peso desse ímã.
C)
maior que o módulo do peso desse ímã.
D)
menor que o módulo da tensão no fio de baixo.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

C
Resolução comentada

O ímã inferior é puxado para cima pela atração magnética e mantido pelo fio preso à base. A força que ele exerce sobre o ímã superior aponta para baixo.

No ímã superior, a tensão aponta para cima, enquanto o peso e a atração magnética apontam para baixo.

$$T_{\mathrm{sup}}=P_{\mathrm{sup}}+F_m$$

$$T_{\mathrm{sup}}>P_{\mathrm{sup}}$$

Alternativa C.

Q05
Mecânica — Gravitação — Peso em um asteroide

O Pequeno Príncipe, do livro de mesmo nome, de Antoine de Saint-Exupéry, vive em um asteróide pouco maior que esse personagem, que tem a altura de uma criança terrestre. Em certo ponto desse asteróide, existe uma rosa, como ilustrado nesta figura:

Pequeno Príncipe e rosa em um asteroide de raio muito pequeno em comparação com a Terra.

Após observar essa figura, Júlia formula as seguintes hipóteses: I) O Pequeno Príncipe não pode ficar de pé ao lado da rosa, porque o módulo da força gravitacional é menor que o módulo do peso do personagem. II) Se a massa desse asteróide for igual à da Terra, uma pedra solta pelo Pequeno Príncipe chegará ao solo antes de uma que é solta na Terra, da mesma altura. Analisando-se essas hipóteses, pode-se concluir que

A)
apenas a I está correta.
B)
apenas a II está correta.
C)
as duas estão corretas.
D)
nenhuma das duas está correta.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

B
Resolução comentada

O peso é a própria força gravitacional exercida pelo astro sobre o personagem. Portanto, não pode ter módulo diferente dessa mesma força: a hipótese I é falsa.

Na superfície de um astro aproximadamente esférico:

$$g=\frac{GM}{R^2}$$

Para a mesma massa da Terra e um raio muito menor, o campo gravitacional é muito mais intenso. Uma pedra solta da mesma altura atinge o solo antes no asteroide, no modelo da questão.

Apenas a hipótese II está correta.

Alternativa B.

Q06
Termodinâmica — Gás ideal — Pressão com êmbolo livre

Um cilindro tem como tampa um êmbolo, que pode se mover livremente. Um gás, contido nesse cilindro, está sendo aquecido, como representado nesta figura:

Gás aquecido em cilindro com êmbolo livre para subir.

Assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa a pressão em função da temperatura nessa situação.

A)
Pressão constante com aumento de temperatura.
B)
Pressão cresce linearmente com a temperatura.
C)
Pressão cresce com inclinação crescente.
D)
Pressão cresce com inclinação decrescente.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

A
Resolução comentada

O êmbolo pode subir livremente sob pressão externa e peso constantes. No modelo quase estático, seu equilíbrio exige:

$$pA=p_{\mathrm{atm}}A+P_{\mathrm{êmbolo}}$$

$$p=p_{\mathrm{atm}}+\frac{P_{\mathrm{êmbolo}}}{A}$$

A pressão permanece constante enquanto a temperatura aumenta e o gás se expande. O gráfico pressão-temperatura é uma reta horizontal.

Alternativa A.

Q07
Termologia — Calorimetria — Leitura de uma curva de aquecimento

Uma certa quantidade de gelo, inicialmente a $-20\,^{\circ}\mathrm C$, é aquecida até ser totalmente convertida em vapor, a $120\,^{\circ}\mathrm C$. A variação da temperatura em função do calor absorvido durante esse processo está representada neste gráfico:

Curva de aquecimento: gelo de −20 a 0 °C absorve 196 cal; fusão 1600 cal; água de 0 a 100 °C absorve 2000 cal; vaporização 11000 cal; vapor de 100 a 120 °C absorve 80 cal. Eixo do calor fora de escala.

Por conveniência, nesse gráfico, o eixo correspondente ao calor absorvido não está em escala. Sejam $L_f$ e $L_v$ os calores latentes de, respectivamente, fusão e vaporização da água e $c_g$ e $c_v$ os calores específicos, respectivamente, do gelo e do vapor. Com base nas informações contidas nesse gráfico, é CORRETO afirmar que

A)
$L_f>L_v$ e $c_g>c_v$.
B)
$L_f>L_v$ e $c_g<c_v$.
C)
$L_f<L_v$ e $c_g>c_v$.
D)
$L_f<L_v$ e $c_g<c_v$.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Nos patamares, o calor recebido é proporcional ao calor latente, para a mesma massa.

$$mL_f=1{,}6\cdot10^3\ \mathrm{cal}$$

$$mL_v=1{,}1\cdot10^4\ \mathrm{cal}$$

Logo, o calor latente de fusão é menor que o de vaporização.

Para aquecer gelo e vapor em 20 °C, o gráfico informa, respectivamente, 196 cal e 80 cal.

$$mc_g\cdot20=196$$

$$mc_v\cdot20=80$$

$$\frac{c_g}{c_v}=\frac{196}{80}>1$$

O calor específico do gelo é maior que o do vapor.

Alternativa C.

Q08
Ondulatória — Som — Faixa audível e comprimento de onda

Mariana pode ouvir sons na faixa de 20 Hz a 20 kHz. Suponha que, próximo a ela, um morcego emite um som de 40 kHz. Assim sendo, Mariana não ouve o som emitido pelo morcego, porque esse som tem

A)
um comprimento de onda maior que o daquele que ela consegue ouvir.
B)
um comprimento de onda menor que o daquele que ela consegue ouvir.
C)
uma velocidade de propagação maior que a daquele que ela consegue ouvir.
D)
uma velocidade de propagação menor que a daquele que ela consegue ouvir.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

B
Resolução comentada

A frequência de 40 kHz está acima do limite superior de audição de Mariana, que é 20 kHz.

No mesmo meio, considerando a mesma velocidade de propagação:

$$\lambda=\frac vf$$

Quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda. O som do morcego tem comprimento de onda menor que o dos sons da faixa que Mariana consegue ouvir.

Alternativa B.

Q09
Óptica — Refração — Velocidade na passagem entre meios

Nas figuras I, II e III, estão representados fenômenos físicos que podem ocorrer quando um feixe de luz incide na superfície de separação entre dois meios de índices de refração diferentes. Em cada uma delas, estão mostradas as trajetórias desse feixe. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que ocorre mudança no módulo da velocidade do feixe de luz apenas no(s) fenômeno(s) físico(s) representado(s) em

Figura I: refração oblíqua; II: reflexão; III: refração com incidência normal.
A)
I .
B)
II .
C)
I e II .
D)
I e III .

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

D
Resolução comentada

O módulo da velocidade da luz depende do índice de refração.

$$v=\frac cn$$

Nas figuras I e III, a luz passa de um meio para outro com índice diferente; sua velocidade muda. Isso vale também na incidência normal da Figura III.

Na Figura II ocorre reflexão no mesmo meio, sem mudança do módulo da velocidade.

Alternativa D.

Q10
Óptica — Espelho convexo — Localização da imagem

Uma pequena lâmpada está na frente de um espelho esférico, convexo, como mostrado na figura. O centro de curvatura do espelho está no ponto O. Nesse caso, o ponto em que, mais provavelmente, a imagem da lâmpada será formada é o

Lâmpada diante de espelho convexo, centro O atrás do espelho e possíveis posições K, L, M e N.
A)
K.
B)
L.
C)
M.
D)
N.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Para um objeto real diante de um espelho convexo, a imagem é virtual, direita e reduzida. Ela se forma atrás do espelho, entre o vértice e o foco.

O foco está entre o vértice e o centro de curvatura O. Entre os pontos indicados, L é compatível com essa região e com a posição da imagem da lâmpada.

Alternativa B.

Q11
Eletricidade — Energia — Consumo do aparelho em espera

Devido ao racionamento de energia elétrica, Laila resolveu verificar o consumo dos aparelhos elétricos de sua casa. Observou, então, que a televisão consome energia elétrica mesmo quando não está sendo utilizada. Segundo o manual de utilização do aparelho, para mantê-lo em estado de prontidão (stand-by), ou seja, para poder ligá-lo usando o controle remoto, é necessária uma potência de 18 W. Assim sendo, o consumo mensal de energia elétrica dessa televisão, em estado de prontidão, equivale, aproximadamente, ao de uma lâmpada incandescente de 60 W acesa durante

A)
0,3 dia.
B)
1 dia.
C)
3 dias.
D)
9 dias.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

D
Resolução comentada

Considerando um mês de 30 dias, a energia consumida em espera é:

$$E=18\cdot(30\cdot24)=12960\ \mathrm{Wh}$$

Para a lâmpada de 60 W consumir a mesma energia:

$$60t=12960$$

$$t=216\ \mathrm h$$

$$t=\frac{216}{24}=9\ \mathrm{dias}$$

Alternativa D.

Q12
Eletricidade — Circuitos — Interruptores independentes

Na sala da casa de Marcos, havia duas lâmpadas que eram ligadas/desligadas por meio de um único interruptor. Visando a economizar energia elétrica, Marcos decidiu instalar um interruptor individual para cada lâmpada. Assinale a alternativa em que está representada uma maneira CORRETA de se ligarem os interruptores e lâmpadas, de modo que cada interruptor acenda e apague uma única lâmpada.

A)
Conexões dos dois interruptores e das duas lâmpadas na primeira opção.
B)
Duas ramificações independentes, cada uma com interruptor e lâmpada em série.
C)
Conexões dos dois interruptores e das duas lâmpadas na terceira opção.
D)
Conexões dos dois interruptores e das duas lâmpadas na quarta opção.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

B
Resolução comentada

Cada lâmpada deve receber a tensão da rede por um ramo próprio. Seu interruptor precisa interromper somente esse ramo.

Portanto, devem existir dois ramos em paralelo, cada um com um interruptor em série com uma lâmpada.

Ao abrir um interruptor, apenas o caminho de corrente da lâmpada correspondente é interrompido. O outro ramo continua fechado. O desenho que atende a essas duas condições é o circuito de controle independente.

Alternativa B.

Q13
Eletricidade — Magnetismo — Separação de cargas na placa

Uma bateria, ligada a uma placa metálica, cria, nesta, um campo elétrico E, como mostrado na figura I. Esse campo causa movimento de elétrons na placa. Se essa placa for colocada em uma região onde existe um determinado campo magnético B, observa-se que elétrons se concentram em um dos lados dela, como mostrado na figura II. Com base nessas informações, assinale a alternativa em que melhor estão representados a direção e o sentido do campo magnético existente nessa região.

Figuras I e II: campo elétrico para a direita na placa; a aplicação do campo magnético acumula elétrons na borda frontal.
A)
Campo perpendicular à placa, apontando para cima.
B)
Campo perpendicular à placa, apontando para baixo.
C)
Campo no plano da placa, apontando para a borda traseira.
D)
Campo no plano da placa, apontando para a borda frontal.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

A
Resolução comentada

Os elétrons têm carga negativa e se deslocam, em média, no sentido oposto ao campo elétrico indicado.

$$\vec F_B=q\,\vec v\times\vec B$$

A direção da força deve levar os elétrons ao lado em que aparecem acumulados na Figura II. Aplicando a regra da mão direita ao produto vetorial e invertendo o resultado pelo sinal negativo da carga, obtém-se um campo perpendicular à placa, orientado para cima no desenho.

Um campo paralelo à velocidade dos elétrons não explicaria a separação lateral observada.

Alternativa A.

Q14
Eletricidade — Indução — Campo magnético variável

Um fio de cobre, enrolado na forma de uma espira, está fixado em uma região, onde existe um campo magnético B , como mostrado na figura. Esse campo tem o mesmo módulo em toda a região em que se encontra a espira, é perpendicular ao plano da página e dirigido para dentro desta, como representado, nesta figura, pelo símbolo ×: O módulo desse campo magnético varia com o tempo, como representado neste gráfico:

Espira fixa num campo magnético perpendicular à página, entrando no papel.
Campo B por tempo: cresce na região I, é constante em II e diminui em III.

Considerando-se essas condições, é CORRETO afirmar que há uma corrente elétrica induzida na espira

A)
apenas na região II do gráfico.
B)
apenas na região III do gráfico.
C)
apenas nas regiões I e III do gráfico.
D)
nas três regiões do gráfico.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

C
Resolução comentada

Como a área e a orientação da espira são constantes:

$$\Phi_B=BA$$

$$\mathcal E=-A\frac{dB}{dt}$$

Na região I, B aumenta e há corrente induzida. Na região II, B é constante e a força eletromotriz induzida é nula. Na região III, B diminui e volta a haver indução.

A corrente existe apenas nas regiões I e III.

Alternativa C.

Q15
Física moderna — Fótons — Energia e velocidade das cores

Para se produzirem fogos de artifício de diferentes cores, misturam-se diferentes compostos químicos à pólvora. Os compostos à base de sódio produzem luz amarela e os à base de bário, luz verde. Sabe-se que a freqüência da luz amarela é menor que a da verde. Sejam $E_{Na}$ e $E_{Ba}$ as diferenças de energia entre os níveis de energia envolvidos na emissão de luz pelos átomos de sódio e de bário, respectivamente, e $v_{Na}$ e $v_{Ba}$ as velocidades dos fótons emitidos, também respectivamente. Assim sendo, é CORRETO afirmar que

A)
$E_{Na}<E_{Ba}$ e $v_{Na}=v_{Ba}$.
B)
$E_{Na}<E_{Ba}$ e $v_{Na}\ne v_{Ba}$.
C)
$E_{Na}>E_{Ba}$ e $v_{Na}=v_{Ba}$.
D)
$E_{Na}>E_{Ba}$ e $v_{Na}\ne v_{Ba}$.

UFMG 2002 · 1ª Etapa · Caderno 2 · Gabarito oficial

A
Resolução comentada

A energia emitida em cada transição é a energia do fóton correspondente.

$$E=hf$$

Como a frequência da luz amarela é menor que a da verde:

$$E_{Na}<E_{Ba}$$

No modelo de propagação da questão, as duas cores se propagam à mesma velocidade da luz.

$$v_{Na}=v_{Ba}=c$$

Alternativa A.

↑ Voltar ao topo