Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UFMG 2010 | 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular UFMG 2010 · 1ª Etapa · Caderno 1 · Questões 09 a 16 — resolução comentada Método TEF.

Q09
Mecânica — Cinemática — Leitura de gráficos

Ângela e Tânia iniciam, juntas, um passeio de bicicleta em torno de uma lagoa. Neste gráfico, está registrada a distância que cada uma delas percorre, em função do tempo: Após 30 minutos do início do percurso, Tânia avisa a Ângela, por telefone, que acaba de passar pela igreja. Com base nessas informações, são feitas duas observações: I - Ângela passa pela igreja 10 minutos após o telefonema de Tânia. II - Quando Ângela passa pela igreja, Tânia está 4 km à sua frente. Considerando-se a situação descrita, é CORRETO afirmar que

Gráfico de distância por tempo: Tânia percorre 20 km e Ângela 15 km em 50 minutos.
A)
apenas a observação I está certa.
B)
apenas a observação II está certa.
C)
ambas as observações estão certas.
D)
nenhuma das duas observações está certa.

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C
Resolução comentada

As velocidades são as inclinações das retas.

$$v_T=\frac{20}{50}=0{,}4\ \mathrm{km/min}$$

$$v_A=\frac{15}{50}=0{,}3\ \mathrm{km/min}$$

A igreja está na posição alcançada por Tânia aos 30 minutos.

$$s_{\mathrm{igreja}}=0{,}4\cdot30=12\ \mathrm{km}$$

$$t_A=\frac{12}{0{,}3}=40\ \mathrm{min}$$

Ângela chega dez minutos depois do telefonema. Nesse instante:

$$s_T=0{,}4\cdot40=16\ \mathrm{km}$$

$$\Delta s=16-12=4\ \mathrm{km}$$

As duas observações estão corretas.

Alternativa C.

Q10
Mecânica — Dinâmica — Equilíbrio de forças

Nesta figura, está representado um balão dirigível, que voa para a direita, em altitude constante e com velocidade v, também constante: Sobre o balão, atuam as seguintes forças: o peso P, o empuxo E, a resistência do ar R e a força M, que é devida à propulsão dos motores. Assinale a alternativa que apresenta o diagrama de forças em que estão mais bem representadas as forças que atuam sobre esse balão.

Dirigível deslocando-se para a direita.
A)
Empuxo e peso iguais; propulsão maior que a resistência.
B)
Forças opostas iguais na vertical e na horizontal.
C)
Empuxo maior que o peso e propulsão maior que a resistência.
D)
Empuxo maior que o peso; propulsão e resistência iguais.

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B
Resolução comentada

O movimento é retilíneo e uniforme, com altitude constante.

$$\vec a=\vec0$$

$$\sum\vec F=\vec0$$

Na vertical, o empuxo equilibra o peso.

$$E=P$$

Na horizontal, a propulsão equilibra a resistência do ar.

$$M=R$$

O diagrama deve ter setas opostas de mesmo comprimento em cada direção.

Alternativa B.

Q11
Mecânica — Estática — Equilíbrio de um andaime

Para pintar uma parede, Miguel está sobre um andaime suspenso por duas cordas. Em certo instante, ele está mais próximo da extremidade direita do andaime, como mostrado nesta figura: Sejam $T_E$ e $T_D$ os módulos das tensões nas cordas, respectivamente, da esquerda e da direita e P o módulo da soma do peso do andaime com o peso de Miguel. Analisando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

Miguel sobre o andaime, mais próximo da corda da direita.
A)
$T_E=T_D$ e $T_E+T_D=P$.
B)
$T_E=T_D$ e $T_E+T_D>P$.
C)
$T_E<T_D$ e $T_E+T_D=P$.
D)
$T_E<T_D$ e $T_E+T_D>P$.

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C
Resolução comentada

O equilíbrio vertical exige:

$$T_E+T_D=P$$

Se o andaime tem comprimento L, peso P_a aplicado no centro e Miguel tem peso P_m a uma distância x da extremidade esquerda, o equilíbrio dos torques dá:

$$T_D L=P_a\frac L2+P_m x$$

Como Miguel está à direita do centro:

$$x>\frac L2$$

$$T_D>\frac{P_a+P_m}{2}=\frac P2$$

Consequentemente, a tensão da esquerda é menor que a da direita.

Alternativa C.

Q12
Termodinâmica — Mudanças de fase — Diagrama da água

Considere estas informações: a temperaturas muito baixas, a água está sempre na fase sólida; aumentando-se a pressão, a temperatura de fusão da água diminui. Assinale a alternativa em que o diagrama de fases pressão versus temperatura para a água está de acordo com essas informações.

A)
Fusão crescente e gás em temperaturas muito baixas.
B)
Fusão decrescente, mas gás em temperaturas muito baixas.
C)
Sólido em baixas temperaturas e fusão crescente.
D)
Sólido em baixas temperaturas e fusão decrescente.

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D
Resolução comentada

Temperaturas próximas de zero devem pertencer à região sólida para qualquer pressão representada.

Na fronteira entre sólido e líquido, o aumento da pressão deve corresponder à redução da temperatura de fusão.

$$\frac{dP}{dT}<0\quad\text{na curva de fusão}$$

O diagrama correto reúne a fronteira de fusão com inclinação negativa e a região sólida ocupando a faixa de temperaturas muito baixas.

Alternativa D.

Q13
Ondulatória — Interferência — Superposição de pulsos

Na Figura I, estão representados os pulsos P e Q, que estão se propagando em uma corda e se aproximam um do outro com velocidades de mesmo módulo. Na Figura II, está representado o pulso P, em um instante t, posterior, caso ele estivesse se propagando sozinho. A partir da análise dessas informações, assinale a alternativa em que a forma da corda no instante t está CORRETAMENTE representada.

Figura I: pulsos P e Q centrados nas posições 30 e 110.
Figura II: pulso P centrado na posição 60 no instante t.
A)
Pulso único com amplitude original.
B)
Pulso único com amplitude dobrada.
C)
Dois pulsos separados.
D)
Dois máximos próximos em superposição parcial.

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D
Resolução comentada

Na Figura II, o centro de P passou de 30 para 60: seu deslocamento foi de 30 unidades para a direita.

$$\Delta x_P=+30$$

Como os módulos das velocidades são iguais, Q avança 30 unidades para a esquerda.

$$x_Q=110-30=80$$

No instante considerado, somam-se as elongações dos dois pulsos positivos.

$$y(x,t)=y_P(x,t)+y_Q(x,t)$$

A sobreposição é parcial, com dois máximos próximos e uma região central elevada. Não se forma um único pulso com amplitude dobrada.

Alternativa D.

Q14
Óptica — Dispersão — Formação do arco-íris

Um arco-íris forma-se devido à dispersão da luz do Sol em gotas de água na atmosfera. Após incidir sobre gotas de água na atmosfera, raios de luz são refratados; em seguida, eles são totalmente refletidos e novamente refratados. Sabe-se que o índice de refração da água para a luz azul é maior que para a luz vermelha. Considerando essas informações, assinale a alternativa em que estão mais bem representados os fenômenos que ocorrem em uma gota de água e dão origem a um arco-íris.

A)
Duas refrações e reflexão interna, com azul mais desviado.
B)
Duas refrações e reflexão interna com ordem de cores invertida.
C)
Percurso sem a reflexão interna necessária.
D)
Trajetória alternativa sem o percurso de reflexão adequado.

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A
Resolução comentada

Na entrada da gota, a luz se aproxima da normal. Pela lei de Snell:

$$n_{\mathrm{ar}}\sin i=n_{\mathrm{água}}\sin r$$

Para o mesmo ângulo de incidência:

$$n_{\mathrm{azul}}>n_{\mathrm{vermelho}}\ \Rightarrow\ r_{\mathrm{azul}}<r_{\mathrm{vermelho}}$$

Após a reflexão interna, os raios sofrem nova refração na saída. O desenho correto apresenta esse percurso e a maior deflexão da componente azul.

Ressalva física: o enunciado emprega “totalmente refletidos”. A formação do arco-íris primário envolve reflexão interna, em geral parcial; reflexão interna total não é uma condição necessária para o fenômeno.

Alternativa A.

Q15
Eletricidade — Circuitos — Contatos de uma lâmpada

Um professor pediu a seus alunos que ligassem uma lâmpada a uma pilha com um pedaço de fio de cobre. Nestas figuras, estão representadas as montagens feitas por quatro estudantes: Considerando-se essas quatro ligações, é CORRETO afirmar que a lâmpada vai acender apenas

Montagens da pilha e da lâmpada feitas por Carlos, João, Mateus e Pedro.
A)
na montagem de Mateus.
B)
na montagem de Pedro.
C)
nas montagens de João e Pedro.
D)
nas montagens de Carlos, João e Pedro.

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C
Resolução comentada

A lâmpada possui dois contatos metálicos isolados entre si: a rosca lateral e o contato central da base.

Para acender, o filamento deve integrar um caminho fechado entre os dois polos da pilha.

Nas montagens de João e Pedro, um contato da lâmpada toca um polo e o fio liga o outro contato ao polo oposto. As demais montagens não estabelecem esse percurso pelo filamento.

Alternativa C.

Q16
Eletricidade — Magnetismo — Força sobre partículas

Reações nucleares que ocorrem no Sol produzem partículas – algumas eletricamente carregadas –, que são lançadas no espaço. Muitas dessas partículas vêm em direção à Terra e podem interagir com o campo magnético desse planeta. Nesta figura, as linhas indicam, aproximadamente, a direção e o sentido do campo magnético em torno da Terra: Nessa figura, K e L representam duas partículas eletricamente carregadas e as setas indicam suas velocidades em certo instante. Com base nessas informações, Alice e Clara chegam a estas conclusões: Alice - “Independentemente do sinal da sua carga, a partícula L terá a direção de sua velocidade alterada pelo campo magnético da Terra.” Clara - “Se a partícula K tiver carga elétrica negativa, sua velocidade será reduzida pelo campo magnético da Terra e poderá não atingi-la.” Considerando-se a situação descrita, é CORRETO afirmar que

Campo magnético terrestre e velocidades das partículas K e L.
A)
apenas a conclusão de Alice está certa.
B)
apenas a conclusão de Clara está certa.
C)
ambas as conclusões estão certas.
D)
nenhuma das duas conclusões está certa.

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A
Resolução comentada

A força magnética é:

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

Em L, a velocidade não é paralela ao campo. A força transversal muda a direção do movimento para qualquer sinal não nulo da carga.

Em K, o paralelismo anula a força magnética naquele instante.

$$F_{B,K}=|q|vB\sin0=0$$

Além disso, a força magnética é perpendicular à velocidade e não reduz a energia cinética.

$$\mathcal P_B=\vec F_B\cdot\vec v=0$$

A conclusão de Alice está correta; a de Clara não.

Alternativa A.

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