Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UFMG 2012 | 2ª Etapa — Discursiva — Prova comentada de Física — Método TEF

Física • 6 questões discursivas • Enunciados em texto HTML e figuras isoladas em WebP • Resoluções do Método TEF.

Q01
Cometa em órbita elíptica
Discursiva

Nesta figura, está representada, de forma esquemática, a órbita de um cometa em torno do Sol:

Órbita elíptica de cometa: Sol e posições P, Q, R e S.
Órbita elíptica de cometa: Sol e posições P, Q, R e S.

Nesse esquema, estão assinalados quatro pontos – P, Q, R e S – da órbita do cometa.

1. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, INDIQUE em qual dos pontos – P, Q, R ou S – o módulo da aceleração do cometa é maior.

P. Q. R. S.

JUSTIFIQUE sua resposta.

2. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

Na trajetória descrita pelo cometa, a quantidade de movimento do cometa se conserva?

Sim. Não.

JUSTIFIQUE sua resposta.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

A aceleração gravitacional tem módulo $a=GM_{Sol}/r^2$, máximo na posição mais próxima do Sol: ponto P. A quantidade de movimento vetorial do cometa não se conserva porque atua uma força resultante externa gravitacional, que muda continuamente sua direção e, em geral, seu módulo. Conserva-se o momento angular sobre o Sol, no modelo de força central.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

Q02
Água e gelo em equilíbrio térmico
Discursiva

Um copo com 200 g de água está inicialmente a 25 °C. Carolina coloca 50 g de gelo, a 0 °C, nesse copo.

Após algum tempo, todo o gelo derrete e toda água no copo está à mesma temperatura.

1. Considerando o sistema água e gelo isolado, CALCULE a temperatura no instante em que esse sistema chega ao equilíbrio térmico.

2. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

Considerando-se, agora, o sistema isolado como água, gelo e copo, o valor obtido para a temperatura do sistema será menor, igual ou maior ao valor obtido no item 1, desta questão?

Menor. Igual. Maior.

JUSTIFIQUE sua resposta.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

Para fundir $50\ \mathrm g$ de gelo a $0^\circ\mathrm C$, são necessárias $50\cdot80=4{.}000\ \mathrm{cal}$. A água de $200\ \mathrm g$ pode ceder $200\cdot25=5{.}000\ \mathrm{cal}$ ao esfriar até zero. Sobram $1{.}000\ \mathrm{cal}$ para aquecer $250\ \mathrm g$ de água, resultando $T_f=1000/250=4^\circ\mathrm C$. Se o copo também ceder calor ao sistema enquanto esfria de $25^\circ\mathrm C$, a temperatura final será maior que $4^\circ\mathrm C$.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

Q03
Interferência de dois alto-falantes
Discursiva

Dois alto-falantes idênticos, bem pequenos, estão ligados ao mesmo amplificador e emitem ondas sonoras em fase, em uma só frequência, com a mesma intensidade, como mostrado nesta figura:

Dois alto-falantes e distâncias até o ponto M e O.
Dois alto-falantes e distâncias até o ponto M e O.

Igor está posicionado no ponto O, equidistante dos dois alto-falantes, e escuta o som com grande intensidade. Ele começa a andar ao longo da linha paralela aos alto-falantes e percebe que o som vai diminuindo de intensidade, passa por um mínimo e, depois, aumenta novamente. Quando Igor chega ao ponto M, a 1,0 m do ponto O, a intensidade do som alcança, de novo, o valor máximo.

Em seguida, Igor mede a distância entre o ponto M e cada um dos alto-falantes e encontra 8,0 m e 10,0 m, como indicado na figura.

1. EXPLIQUE por que, ao longo da linha OM, a intensidade do som varia da forma descrita e CALCULE o comprimento de onda do som emitido pelos alto-falantes.

2. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

Se a frequência emitida pelos alto-falantes aumentar, o ponto M estará mais distante ou mais próximo do ponto O?

Mais distante. Mais próximo.

JUSTIFIQUE sua resposta.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

No ponto O a diferença de caminhos é zero, e há máximo construtivo. No primeiro máximo adicional em M, a diferença de percursos é $|10-8|=2\ \mathrm m$, logo $\lambda=2{,}0\ \mathrm m$ (a passagem por um mínimo intermediário confirma tratar-se do máximo seguinte). Ao aumentar a frequência no mesmo ar, $\lambda=v/f$ diminui e a posição do primeiro máximo aproxima-se de O.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

Q04
Óculos e imagem retiniana
Discursiva

Quando uma pessoa olha para um objeto, a imagem deste deve se formar sobre a retina. Algumas pessoas, por terem um defeito de visão, veem objetos próximos fora de foco, enquanto os distantes ficam mais bem focados. Outras pessoas têm o defeito contrário – ou seja, os objetos distantes são vistos fora de foco e os próximos, mais nitidamente.

Elmo é um professor de Física portador de um desses dois defeitos e, para corrigi-lo, ele precisa usar óculos.

Nestas figuras, Elmo está sem óculos, à esquerda, e com seus óculos, à direita.

Fotografias comparando o rosto sem e com óculos.
Fotografias comparando o rosto sem e com óculos.

Como se pode notar na figura da direita, os óculos fazem com que os olhos de Elmo pareçam maiores.

1. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

A lente dos óculos de Elmo é convergente ou divergente?

Convergente. Divergente.

JUSTIFIQUE sua resposta.

2. Nesta figura, está representado um dos olhos de Elmo, sem óculos, e dois raios de luz que vêm de um objeto muito distante:

Olho de Elmo com raios paralelos, cristalino e retina.
Olho de Elmo com raios paralelos, cristalino e retina.

DESENHE, nessa figura, a continuação dos dois raios, para indicar em que ponto se forma a imagem do objeto.

EXPLIQUE seu raciocínio.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

Os óculos ampliam a aparência dos olhos, indício de lentes convergentes, usadas para corrigir hipermetropia. Para um objeto distante, lentes convergentes fornecem vergência adicional ao sistema óptico, deslocando o foco para a retina. No esquema, trace raios após a lente e o cristalino convergindo no plano retiniano, sem inventar escala.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

Q05
Circuito de lâmpadas e correntes
Discursiva

Arthur monta um circuito com duas lâmpadas idênticas e conectadas à mesma bateria, como mostrado nesta figura:

Circuito elétrico: bateria, duas lâmpadas e pontos A, B, C e D.
Circuito elétrico: bateria, duas lâmpadas e pontos A, B, C e D.

Considere nula a resistência elétrica dos fios que fazem a ligação entre a bateria e as duas lâmpadas.

Nos pontos A, B, C e D, indicados na figura, as correntes elétricas têm, respectivamente, intensidades $i_A$, $i_B$, $i_C$ e $i_D$.

1. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

A corrente elétrica $i_B$ é menor, igual ou maior à corrente elétrica $i_C$?

Menor. Igual. Maior.

JUSTIFIQUE sua resposta.

2. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

Qual é a relação CORRETA entre as correntes elétricas $i_A$, $i_C$ e $i_D$?

$i_A = i_C + i_D$. $i_A = i_C - i_D$. $i_A = i_D - i_C$.

JUSTIFIQUE sua resposta.

3. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, RESPONDA:

O potencial elétrico no ponto A é menor, igual ou maior ao potencial elétrico no ponto C?

Menor. Igual. Maior.

JUSTIFIQUE sua resposta.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

As lâmpadas idênticas estão em paralelo e têm a mesma tensão, de modo que as correntes em cada ramo são iguais: $i_B=i_C=i_D$. No fio inferior que conduz o retorno das correntes dos dois ramos, vale $i_A=i_C+i_D$ (lei dos nós). Como A e C são pontos unidos somente por fio ideal, sem elemento dissipativo entre eles, $V_A=V_C$. As respostas são: 1) igual; 2) $i_A=i_C+i_D$; 3) igual.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

Q06
Trem relativístico e observadores
Discursiva

Considere que, no ano de 2222, um trem expresso passa por uma estação à velocidade de 0,2 c, em que c é a velocidade da luz.

Henrique está dentro desse trem, em um vagão que mede 30 m de comprimento.

Quando o trem está passando pela estação, Henrique liga um laser situado no fundo do vagão. Esse laser emite um pulso de luz, que é refletido por um espelho posicionado na frente do vagão, retorna e atinge um detector situado junto ao laser.

1. No referencial de Henrique, CALCULE o intervalo de tempo entre o pulso sair do laser e atingir o detector.

Enquanto isso, Alberto, parado na estação, vê o trem passar.

2. Considerando essa informação, RESPONDA:

Qual é a velocidade do pulso de luz do laser medida no referencial de Alberto?

JUSTIFIQUE sua resposta.

Resolução comentada — Método TEF (não oficial)

No trem, o comprimento próprio do vagão é $30\ \mathrm m$. O pulso percorre ida e volta, totalizando $60\ \mathrm m$ no referencial de Henrique: $\Delta t=2L/c=60/(3{,}0\times10^8)=2{,}0\times10^{-7}\ \mathrm s$. Alberto, na estação, mede o mesmo módulo para a velocidade da luz no vácuo, $c=3{,}0\times10^8\ \mathrm{m/s}$, por ser invariante para observadores inerciais, independentemente da velocidade $0{,}2c$ do trem.

Resolução independente: não equivale a critério oficial de correção. Em questões com leitura gráfica, confira os valores diretamente no fac-símile.

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