Termologia — Dilatação Térmica — Comportamento anômalo da água
A água, assim como diversas substâncias, diminui suas dimensões ao ser resfriada. No entanto, a água apresenta um comportamento, dito anômalo, entre as temperaturas de 0ºC e 4ºC. Nessa faixa de temperaturas, ela dilata ao ser resfriada e contrai ao ser aquecida. Qual dos fatos descritos abaixo é um efeito desse comportamento físico anômalo da água?
A)Um recipiente totalmente cheio de água, que transborda ao ser aquecido.
B)Um bloco de gelo, que flutua em água quando em equilíbrio térmico.
C)Uma nuvem, que precipita como chuva de granizo ao encontrar uma região mais fria.
D)Uma camada de gelo, que se forma sobre as plantas em uma madrugada fria.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
B
Resolução
A água líquida tem densidade máxima perto de 4 °C. Ao ser resfriada de 4 °C para 0 °C, seu volume aumenta e sua densidade diminui.
O gelo comum também é menos denso que a água líquida em equilíbrio com ele. Por isso, pode flutuar, deslocando água até que o empuxo equilibre seu peso.
Essa é a alternativa associada pela banca às propriedades anômalas da água. A flutuação envolve a densidade do sólido e a mudança de fase, além da variação de volume do líquido entre zero e quatro graus.
Alternativa correta: B.
Q12
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potencial em circuito gerador–receptor
O funcionamento do motor de um carrinho de brinquedo à pilha pode ser considerado um exemplo de um circuito gerador – resistor – receptor. Um esquema deste circuito pode ser montado, conforme mostrado na figura, em que ε e ε’ são, respectivamente, os valores da força eletromotriz da pilha e da força contra- eletromotriz do motor do carrinho; r e r’ são as suas resistências internas; e R a resistência externa total do circuito. No circuito estão marcados quatro nós distintos, a saber: 1, 2, 3 e 4.
Figura do caderno original · toque para ampliar.
Qual dos nós possui maior valor de potencial elétrico?
A)1.
B)3.
C)2.
D)4.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
C
Resolução
No funcionamento indicado, a pilha fornece energia e o motor a recebe. A corrente atravessa o resistor externo do nó 2 para o nó 3.
$$V_2-V_3=IR>0$$
Os terminais inferiores 1 e 4 têm a mesma referência de potencial. O motor recebe energia a partir do nó 3, que está acima dessa referência.
$$V_2>V_3>V_1=V_4$$
Portanto, o maior potencial é o do nó 2. A conclusão usa o regime gerador–receptor descrito; não corresponde a considerar o motor devolvendo energia para a pilha.
Alternativa correta: C.
Q13
Eletricidade — Eletrostática — Eletrização por atrito e atração de corpo neutro
Uma pessoa, durante o processo de inflar um balão de festa, produz atrito entre o balão e o tecido de lã de sua roupa. Depois do balão cheio, a pessoa observa que ele é atraído por sua mão, mas repelido por um segundo balão inflado de modo similar. Quais são, respectivamente, as cargas do primeiro balão, da mão da pessoa e do segundo balão?
A)Positivo, positivo, positivo.
B)Negativo, neutro, negativo.
C)Negativo, positivo, positivo.
D)Positivo, neutro, negativo.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
B
Resolução
Os dois balões se repelem, portanto possuem cargas de mesmo sinal. A mão pode estar eletricamente neutra e ser atraída pelo balão devido à polarização de suas cargas.
Entre as alternativas dadas, a combinação compatível é balão negativo, mão neutra e segundo balão negativo.
O sinal negativo não é determinado apenas pela observação de atração e repulsão: ela permitiria, em princípio, balões de outro sinal. A escolha depende da combinação oferecida nas alternativas e da eletrização por atrito descrita.
Alternativa correta: B.
Q14
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Movimento relativo e sentido da corrente induzida
Uma das formas de gerar corrente elétrica em um circuito é fazer com que haja uma variação do fluxo magnético ao longo do tempo em uma região desse circuito. A figura mostra um solenoide que está em repouso, um imã que é aproximado de uma de suas extremidades com velocidade \(\vec v\), e a corrente elétrica I induzida no solenoide devido a este movimento.
Figura do caderno original · toque para ampliar.
Se em uma situação igual à mostrada na figura, o solenoide adquirir um movimento na mesma direção e mesmo sentido do movimento do ímã, mas com o dobro da velocidade (\(2\vec v\)), que mudança ocorrerá na corrente elétrica?
A)Dobrará de intensidade.
B)Reduzirá a intensidade pela metade.
C)Permanecerá inalterada.
D)Inverterá o sentido.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
D
Resolução
Inicialmente, o ímã avança com velocidade v em direção ao solenoide parado, reduzindo a separação entre eles.
Quando o solenoide passa a mover-se no mesmo sentido com velocidade 2v, a velocidade do ímã em relação a ele torna-se:
$$v_{\mathrm{rel}}=v-2v$$
$$v_{\mathrm{rel}}=-v$$
A separação passa a aumentar com o mesmo módulo de velocidade relativa. A variação de fluxo muda de sinal e a força eletromotriz induzida também:
Nas mesmas posições relativas e condições do circuito, o sentido da corrente se inverte.
Alternativa correta: D.
Q15
Mecânica — Dinâmica — Inclinação da pista e aceleração tangencial
Considere uma esfera que se desloca de um ponto A até um ponto B, partindo do repouso, livre de qualquer tipo de atrito e resistência do ar. Qual das alternativas representa aquela em que, em tal percurso, a velocidade da esfera é crescente e sua aceleração é decrescente?
A)
B)
C)
D)
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
C
Resolução
Sem atrito, a redução da altura converte energia potencial gravitacional em energia cinética e a velocidade aumenta durante a descida.
Para a componente tangencial da aceleração de uma partícula que desliza pela pista:
$$a_t=g\sin\theta$$
Na curva que começa íngreme e vai ficando mais horizontal, o ângulo θ diminui e a aceleração tangencial decresce. É o perfil aceito pela banca.
Ressalva de interpretação. A aceleração total também pode ter componente normal, dependente de velocidade e raio de curvatura. O desenho não permite garantir que o módulo dessa aceleração total diminua. A resposta oficial corresponde à leitura tangencial pretendida.
Alternativa correta: C.
Q16
Física Moderna — Física Quântica — Energia cinética no efeito fotoelétrico
Em um experimento sobre o efeito fotoelétrico, a superfície de certo metal, que possui função trabalho de 2,1 eV, recebe um feixe de luz violeta com comprimento de onda de 412 nm e fótons de 3,0 eV. Qual o maior valor da energia cinética que se observa nos fotoelétrons emitidos pela superfície deste metal?
A)1,5 eV.
B)5,1 eV.
C)0,7 eV.
D)0,9 eV.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
D
Resolução
Pela equação de Einstein para o efeito fotoelétrico:
$$K_{\max}=E_\gamma-\phi$$
$$K_{\max}=3{,}0-2{,}1$$
$$K_{\max}=0{,}9\ \mathrm{eV}$$
O comprimento de onda é uma informação adicional: a energia por fóton necessária ao cálculo já foi fornecida.
Alternativa correta: D.
Q17
Mecânica — Dinâmica — Frenagem com pneus travados
Um teste é feito para avaliar os freios de um novo modelo de carro, de 1200 Kg de massa. Para isso, foi analisada a distância que o veículo percorre até parar totalmente, a partir do momento em que seus pneus são travados, com uma velocidade de 108 Km/h. O teste é feito em uma pista totalmente plana, cujo coeficiente de atrito cinético entre o pavimento e os pneus é de 0,7. Em tal situação, considerou-se que é desprezível o atrito oferecido pelos rolamentos, assim como efeitos resistivos do ar, e que g = 10m/s2. A partir da situação descrita, a distância que o novo modelo de carro percorre até parar totalmente é, aproximadamente, de:
A)833 m
B)8 m
C)64 m
D)154 m
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
C
Resolução
A velocidade inicial no SI é:
$$v_0=\frac{108}{3{,}6}$$
$$v_0=30\ \mathrm{m/s}$$
O módulo da desaceleração produzida pelo atrito cinético é:
$$a=\mu_kg$$
$$a=0{,}7\cdot10$$
$$a=7\ \mathrm{m/s^2}$$
Pela relação de Torricelli:
$$0=v_0^2-2ad$$
$$d=\frac{30^2}{2\cdot7}$$
$$d\approx64{,}3\ \mathrm{m}$$
A alternativa mais próxima é 64 m. Não está incluída uma distância de reação anterior ao travamento.
Alternativa correta: C.
Q18
Óptica — Princípios da Óptica — Visibilidade e ausência de luz
Em um ambiente totalmente escuro, é feito um experimento, que consiste em colocar nesse ambiente uma pessoa com visão normal, diante de uma folha em branco, de um gato preto e de um espelho plano. Qual desses três elementos a pessoa verá no ambiente?
A)Nenhum deles, pois o ambiente está desprovido totalmente de luz.
B)A folha em branco, pois trata-se do objeto mais claro presente no ambiente.
C)O espelho plano, pois possui uma superfície amplamente refletora.
D)O gato preto, pois seus olhos brilham, mesmo que no escuro.
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
A
Resolução
Para ver um objeto, é necessário que luz proveniente dele chegue aos olhos. A folha, o espelho e o gato não fornecem iluminação própria na situação descrita.
Uma folha branca espalha luz incidente e um espelho a reflete. Os olhos do gato também precisam de iluminação para apresentar o brilho observado em outras situações. Sem luz, nenhum dos três elementos é visto.
Alternativa correta: A.
Q19
Mecânica — Cinemática — Transmissão por correias sem deslizamento
Uma pessoa dispõe de um motor que gira a 5.000 rpm e o acopla, usando correias que não escorregam, a três polias (1, 2 e 3), de modo a buscar novas configurações de velocidade e de rotação, diferentes das que o motor proporciona. A, B e C são três pontos marcados nas extremidades das polias 1, 2 e 3, respectivamente. Considere, também, que Ra > Rb > Rc. A figura a seguir representa o acoplamento realizado.
Figura do caderno original · toque para ampliar.
Quando acionado o motor, a relação entre as velocidades (V) verificadas nos pontos A, B e C e o número de rotações por minuto (RPM) de cada polia é:
Sem escorregamento, a correia entre 1 e 2 tem a mesma velocidade linear nas bordas das duas polias. A segunda correia impõe a mesma relação entre 2 e 3.
$$V_A=V_B=V_C$$
Para cada polia:
$$V=\omega R$$
$$\omega=\frac{V}{R}$$
Como o raio da polia 1 é maior que o da 2, que é maior que o da 3, suas velocidades angulares e rotações por minuto ficam na ordem:
$$\mathrm{RPM}_1<\mathrm{RPM}_2<\mathrm{RPM}_3$$
O valor de 5000 rpm do motor não é necessário para estabelecer essas comparações.
Alternativa correta: B.
Q20
Ondulatória — MHS — Função horária a partir do gráfico do MHS
O gráfico a seguir representa o movimento oscilatório de um objeto preso a uma mola.
Figura do caderno original · toque para ampliar.
Qual das alternativas indica corretamente a função horária desse movimento harmônico?
A)\(x=4\cos(2\pi t+\pi)\)
B)\(x=-4\sin(\pi t+\pi)\)
C)\(x=4\cos(\pi t+2\pi)\)
D)\(x=4\cos(\pi t+\pi)\)
Gabarito oficial definitivo · Tipo 1
D
Resolução
A amplitude e o período lidos no gráfico são:
$$A=4\ \mathrm{m}$$
$$T=2\ \mathrm{s}$$
A frequência angular é:
$$\omega=\frac{2\pi}{T}$$
$$\omega=\pi\ \mathrm{rad/s}$$
Como a posição inicial é −4 m, uma fase compatível para a forma cosseno é π:
$$x(t)=4\cos(\pi t+\pi)$$
A expressão também fornece +4 m em um segundo e −4 m em dois segundos, como mostra o gráfico.
