UFMG 2008 | 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular UFMG 2008 · 1ª Etapa · Caderno 1 · Questões 09 a 16 — resolução comentada Método TEF.

Q09
Mecânica — Dinâmica — Blocos sem atrito na rampa

Durante uma aula de Física, o professor Domingos Sávio faz, para seus alunos, a demonstração que se descreve a seguir. Inicialmente, dois blocos — I e II — são colocados, um sobre o outro, no ponto P, no alto de uma rampa, como representado nesta figura: Em seguida, solta-se o conjunto formado por esses dois blocos. Despreze a resistência do ar e o atrito entre as superfícies envolvidas. Assinale a alternativa cuja figura melhor representa a posição de cada um desses dois blocos, quando o bloco I estiver passando pelo ponto Q da rampa.

Bloco II apoiado sobre I no ponto P de uma rampa, antes de serem soltos.
A)
Bloco II permanece apoiado sobre I em Q.
B)
Bloco II avança em relação a I.
C)
Bloco II fica atrasado sobre I.
D)
Bloco II fica próximo de P enquanto I chega a Q.

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A
Resolução comentada

As superfícies de contato são paralelas à rampa. As forças normais são perpendiculares ao plano, portanto não contribuem para a aceleração tangencial.

Para cada bloco:

$$m g\sin\theta=m a$$

$$a=g\sin\theta$$

Ambos partem do repouso com a mesma aceleração, mantendo a posição relativa enquanto percorrem o trecho inclinado. Quando o bloco inferior passa por Q, o superior permanece sobre ele.

Alternativa A.

Q10
Mecânica — Movimento circular — Resultante centrípeta

Devido a um congestionamento aéreo, o avião em que Flávia viajava permaneceu voando em uma trajetória horizontal e circular, com velocidade de módulo constante. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, em certo ponto da trajetória, a resultante das forças que atuam no avião é

A)
horizontal.
B)
vertical, para baixo.
C)
vertical, para cima.
D)
nula.

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A
Resolução comentada

A trajetória circular exige aceleração dirigida ao centro.

$$a_c=\frac{v^2}{R}$$

Como o círculo está em um plano horizontal, a aceleração e a resultante são horizontais.

$$F_{\mathrm{res}}=m\frac{v^2}{R}$$

As componentes verticais das forças se equilibram; a resultante não é nula.

Alternativa A.

Q11
Mecânica — Energia — Dissipação na montanha-russa

Observe o perfil de uma montanha russa representado nesta figura: Um carrinho é solto do ponto M, passa pelos pontos N e P e só consegue chegar até o ponto Q. Suponha que a superfície dos trilhos apresenta as mesmas características em toda a sua extensão. Sejam $E_{cN}$ e $E_{cP}$ as energias cinéticas do carrinho, respectivamente, nos pontos N e P e $E_{mP}$ e $E_{mQ}$ as energias mecânicas totais do carrinho, também respectivamente, nos pontos P e Q. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

Perfil da montanha-russa: M acima de Q e N e P na mesma altura.
A)
$E_{cN}=E_{cP}$ e $E_{mP}=E_{mQ}$.
B)
$E_{cN}=E_{cP}$ e $E_{mP}>E_{mQ}$.
C)
$E_{cN}>E_{cP}$ e $E_{mP}=E_{mQ}$.
D)
$E_{cN}>E_{cP}$ e $E_{mP}>E_{mQ}$.

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D
Resolução comentada

O carrinho parte do repouso em M e para em Q, abaixo de M. Houve perda de energia mecânica para outras formas de energia.

Como N e P têm a mesma altura:

$$U_N=U_P$$

A dissipação entre esses pontos implica:

$$E_{m,N}>E_{m,P}$$

$$E_{c,N}>E_{c,P}$$

Também há dissipação no percurso de P até Q.

$$E_{m,P}>E_{m,Q}$$

Alternativa D.

Q12
Termologia — Condução — Transferência de calor ao toque

Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmira observa que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro, mas não a queima ao tocar no bolo. Considerando-se essa situação, é CORRETO afirmar que isso ocorre porque

A)
a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a do bolo.
B)
a transferência de calor entre o tabuleiro e a mão é mais rápida que entre o bolo e a mão.
C)
o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro, depois de os dois serem retirados do forno.
D)
o tabuleiro retém mais calor que o bolo.

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B
Resolução comentada

O metal conduz energia térmica até a região de contato com a mão muito mais rapidamente que o bolo.

A queimadura depende da energia recebida pelo tecido durante o contato. Por isso, não basta comparar temperaturas ou capacidades térmicas isoladamente.

O tabuleiro transfere calor à mão mais rapidamente.

Alternativa B.

Q13
Óptica — Refração — Frequência na interface

Quando uma onda sonora incide na superfície de um lago, uma parte dela é refletida e a outra é transmitida para a água. Sejam $f_I$ a freqüência da onda incidente, $f_R$ a freqüência da onda refletida e $f_T$ a freqüência da onda transmitida para a água. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

A)
$f_R=f_I$ e $f_T>f_I$.
B)
$f_R<f_I$ e $f_T>f_I$.
C)
$f_R=f_I$ e $f_T=f_I$.
D)
$f_R<f_I$ e $f_T=f_I$.

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C
Resolução comentada

A interface é excitada com a mesma periodicidade da onda incidente. Tanto a onda refletida quanto a transmitida preservam essa frequência.

$$f_R=f_I$$

$$f_T=f_I$$

Na água, a velocidade e o comprimento de onda podem mudar, obedecendo:

$$v=\lambda f$$

Alternativa C.

Q14
Ondas — Propagação — Atraso do som

Quando, em uma região plana e distante de obstáculos, se ouve o som de um avião voando, parece que esse som vem de uma direção diferente daquela em que, no mesmo instante, se enxerga o avião. Considerando-se essa situação, é CORRETO afirmar que isso ocorre porque

A)
a velocidade do avião é maior que a velocidade do som no ar.
B)
a velocidade do avião é menor que a velocidade do som no ar.
C)
a velocidade do som é menor que a velocidade da luz no ar.
D)
o som é uma onda longitudinal e a luz uma onda transversal.

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C
Resolução comentada

A luz chega ao observador muito antes do som emitido no mesmo instante.

$$v_{\mathrm{som}}\ll v_{\mathrm{luz}}$$

Enquanto o som percorre a distância até o observador, o avião avança. O som ouvido foi emitido numa posição anterior à posição vista naquele momento.

A distinção entre ondas longitudinais e transversais não explica esse atraso.

Alternativa C.

Q15
Física moderna — Relatividade — Invariância da velocidade da luz

Suponha que, no futuro, uma base avançada seja construída em Marte. Suponha, também, que uma nave espacial está viajando em direção à Terra, com velocidade constante igual à metade da velocidade da luz. Quando essa nave passa por Marte, dois sinais de rádio são emitidos em direção à Terra – um pela base e outro pela nave. Ambos são refletidos pela Terra e, posteriormente, detectados na base em Marte. Sejam $t_B$ e $t_N$ os intervalos de tempo total de viagem dos sinais emitidos, respectivamente, pela base e pela nave, desde a emissão até a detecção de cada um deles pela base em Marte. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

A)
$t_N=\frac12t_B$.
B)
$t_N=\frac23t_B$.
C)
$t_N=\frac56t_B$.
D)
$t_N=t_B$.

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D
Resolução comentada

Os dois sinais são emitidos no mesmo local e instante, quando a nave passa pela base em Marte.

No referencial da base, ambos se propagam com a velocidade da luz, independentemente da velocidade da fonte.

$$v_{\mathrm{sinal,base}}=v_{\mathrm{sinal,nave}}=c$$

Eles percorrem o mesmo caminho de ida e volta e chegam juntos à base.

$$t_N=t_B$$

Alternativa D.

Q16
Eletricidade — Eletrostática — Indução e aterramento
Três etapas: aproximação do indutor negativo, aterramento de S e retirada do indutor.

Durante uma aula de Física, o Professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir. Inicialmente, ele aproxima duas esferas metálicas — R e S —, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na Figura I. Cada uma dessas esferas está apoiada em um suporte isolante. Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na Figura II. Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na Figura III. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, na situação representada na Figura III,

A)
a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra.
B)
a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra.
C)
a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa.
D)
a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva.

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D
Resolução comentada

A esfera isolante negativa repele elétrons nas duas esferas metálicas, polarizando-as.

R não recebe contato nem aterramento: sua carga líquida continua nula.

$$Q_R=0$$

Ao tocar S, o professor fornece um caminho para elétrons saírem para a Terra, repelidos pelo indutor negativo.

O contato é interrompido enquanto o indutor ainda está próximo. Depois de afastá-lo, S permanece com falta de elétrons.

$$Q_S>0$$

Alternativa D.

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