UFU 2016.2 | 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

O intervalo entre as chegadas é:

$$\Delta t=100\ \mathrm{s}$$

No modelo do enunciado, as ondas percorrem a mesma distância d:

$$t_P=\frac{d}{8{,}0}$$

$$t_S=\frac{d}{4{,}5}$$

$$t_S-t_P=100$$

$$d\left(\frac{1}{4{,}5}-\frac{1}{8}\right)=100$$

$$d=\frac{100\cdot4{,}5\cdot8}{8-4{,}5}$$

$$d\approx1029\ \mathrm{km}$$

A aproximação oferecida é 1.030 km. O cálculo usa propagação uniforme e o mesmo percurso para ambas, sem modelar a estrutura interna real da Terra.

Alternativa correta: D.

O gelo que está sobre os continentes pode derreter e escoar para o mar, acrescentando água ao oceano. Esse é o mecanismo representado pela alternativa aceita.

Para um bloco flutuante em equilíbrio:

$$\rho_{\text{água}}V_{\mathrm{deslocado}}g=m_{\mathrm{gelo}}g$$

No modelo de água com a mesma densidade antes e depois, o gelo derretido ocupa o volume que já deslocava. Por isso, o derretimento de gelo flutuante não produz o mesmo aumento de nível do degelo continental.

Precisão do modelo. Em água salgada existem pequenas correções de densidade. Além disso, a expansão térmica da água também eleva o nível dos oceanos: o degelo continental não é uma condição necessária para toda elevação possível.

Alternativa correta: C.

Quando dois meios transparentes têm índices de refração próximos, a passagem entre eles provoca menor desvio dos raios e menor reflexão na interface.

$$n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$$

Essa redução do contraste torna o suporte menos perceptível e corresponde à explicação pretendida pela banca.

A imersão não torna qualquer peça de acrílico invisível: seus índices e o da água não são idênticos, e bordas, espessura, iluminação e ângulo de observação ainda podem revelar a peça. Absorver toda a luz, ao contrário, impediria a transparência.

Alternativa correta: A.

O movimento relativo entre o campo magnético e o condutor faz variar o fluxo magnético através de percursos condutores. Surgem forças eletromotrizes e correntes induzidas.

$$\mathcal E=-\frac{\mathrm d\Phi_B}{\mathrm dt}$$

As correntes criam seus próprios campos magnéticos. Pela lei de Lenz, a resposta induzida se opõe à variação de fluxo que a originou.

Na geometria de levitação eletrodinâmica descrita, a interação pode gerar uma componente de força para cima que sustenta o veículo. O sistema real também pode apresentar arrasto magnético; não se trata de uma repulsão elétrica explicada pela lei de Coulomb ou de Ohm.

Alternativa correta: C.

Pela gravitação na superfície:

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

$$M=\frac{gR^2}{G}$$

Dividindo a massa pelo volume da esfera:

$$\rho=\frac{M}{\frac{4}{3}\pi R^3}$$

$$\rho=\frac{3g}{4\pi GR}$$

O raio fornecido em unidades do SI é:

$$R=6{,}3\cdot10^6\ \mathrm{m}$$

Usando o valor de π igual a 3 pedido no enunciado:

$$\rho=\frac{3\cdot10}{4\cdot3\cdot6{,}6\cdot10^{-11}\cdot6{,}3\cdot10^6}$$

$$\rho\approx6{,}0\cdot10^3\ \mathrm{kg/m^3}$$

A alternativa de 5,9 × 10³ kg/m³ é a aproximação mais próxima. O pequeno desvio numérico não altera a escolha.

Alternativa correta: B.

Seja ε a tensão de cada pilha e R a resistência de cada lâmpada, no modelo resistivo adotado. O circuito 1 tem uma pilha e uma lâmpada:

$$I_1=\frac{\varepsilon}{R}$$

O circuito 2 tem uma pilha e duas lâmpadas em série:

$$I_2=\frac{\varepsilon}{2R}$$

O circuito 3 tem duas pilhas em série e uma lâmpada:

$$I_3=\frac{2\varepsilon}{R}$$

No circuito 4, as pilhas idênticas em paralelo mantêm a tensão ε:

$$I_4=\frac{\varepsilon}{R}$$

Logo, a corrente do circuito 2 é menor que a do 4, e a do 1 é menor que a do 3. A do 1 é igual à do 4. No circuito 2, a corrente é a mesma em A e B, porque não há derivação entre eles. Apenas I e II são corretas.

Alternativa correta: A.

O percurso indicado é 1 → 2 → 3 → 4 → 1. Entre 1 e 2, o fluido recebe trabalho sem troca de calor representada: é a compressão adiabática.

Entre 2 e 3, ele rejeita calor ao ambiente quente. Entre 3 e 4, realiza trabalho sem troca de calor representada: é a expansão adiabática.

Entre 4 e 1, recebe calor do ambiente frio. A ordem solicitada é expansão de 3 para 4 e compressão de 1 para 2.

O diagrama representa um ciclo idealizado com trabalho de expansão; não se deve confundi-lo com a válvula de estrangulamento de muitos refrigeradores domésticos.

Alternativa correta: C.

Convertendo o consumo para watt-hora:

$$E=170000\cdot10^9\ \mathrm{Wh}$$

$$E=1{,}7\cdot10^{14}\ \mathrm{Wh}$$

Um watt-hora equivale a 3600 joules:

$$E=1{,}7\cdot10^{14}\cdot3600$$

$$E=6{,}12\cdot10^{17}\ \mathrm{J}$$

Adotando a velocidade da luz no vácuo próxima de 3 × 10⁸ m/s:

$$m=\frac{E}{c^2}$$

$$m=\frac{6{,}12\cdot10^{17}}{(3\cdot10^8)^2}$$

$$m=6{,}8\ \mathrm{kg}$$

A aproximação oferecida é 7 kg. O enunciado supõe conversão integral de massa em energia.

Alternativa correta: B.

O ar frio próximo à superfície é mais denso que o ar quente acima, em condições comparáveis de pressão e composição. Essa disposição é estável e dificulta o transporte convectivo para cima.

Os poluentes ficam retidos junto à cidade porque a renovação e a mistura vertical do ar são reduzidas. A propriedade relevante é a densidade.

A explicação envolve principalmente a estratificação do ar que contém o smog, não a suposição de que toda poluição tem sempre densidade maior que o ar.

Alternativa correta: C.

Para uma carga transferida entre dois potenciais, o módulo da energia associada é:

$$|\Delta E|=|q\Delta V|$$

Mesmo que a diferença de potencial seja alta, uma quantidade de carga suficientemente pequena pode corresponder a uma pequena energia total.

Alternativa correta: B.