UFU 2022.2 | 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Resolução

Em cada processo, mantém-se constante uma grandeza da equação:

• isobárico ($P_1=P_2$): $\dfrac{V_1}{T_1}=\dfrac{V_2}{T_2}$, então $V\propto T$, diretamente proporcional (C, o gabarito oficial);
• isotérmico ($T_1=T_2$): $P_1V_1=P_2V_2$, então $P\propto1/V$, inversamente proporcional. Atenção: a afirmação de B também é fisicamente correta, e é um ponto fraco da questão, pois o gabarito oficial do Tipo 1 aceita apenas C;
• isométrico ($V_1=V_2$): $\dfrac{P}{T}$ é constante, e a pressão é diretamente proporcional à temperatura (D é falsa);
• adiabático: não há troca de calor, mas a equação dada vale e não leva a uma relação simples entre $T$ e $V$ sem usar $\gamma$ (A é falsa).

Resolução

A difração (contorno de obstáculos e aberturas) é tanto mais intensa quanto mais o comprimento de onda $\lambda$ se aproxima das dimensões do obstáculo, como a porta da sala.

O som audível tem $\lambda$ da ordem de centímetros a metros, comparável a uma porta. A luz visível tem $\lambda\sim400$ a $700\ \text{nm}$, muito menor que a porta, e por isso praticamente se propaga em linha reta. A terceira pessoa ouve a conversa porque o som se difrata na abertura e a luz não. Alternativa C.

• A é falsa: o som sofre refração e atenuação;
• B é falsa: o som também se propaga em linha reta e só contorna obstáculos pela difração;
• D é falsa: a intensidade não explica a diferença.

Resolução

• I é verdadeira: dentro do forno formam-se ondas estacionárias, com pontos de campo intenso (ventres) e pouco intenso (nós). O prato giratório desloca o alimento por essas regiões e evita pontos que não se aquecem.
• II é verdadeira: as moléculas de água são polares e tendem a se alinhar ao campo oscilante. Ao girar continuamente, elas transferem energia às moléculas vizinhas, e o alimento se aquece.
• III é falsa: as micro-ondas são absorvidas pela água e penetram só alguns centímetros no alimento. O aquecimento não é homogêneo, e o interior esquenta por condução a partir das camadas externas.

Corretas: I e II.

Resolução

A bola sobe com velocidade inicial $v_0$, desacelera a $g$ até parar no ponto mais alto (em $t=4\ \text{s}$) e depois cai, voltando à mão em $t=8\ \text{s}$ com velocidade $-v_0$. Sem atrito, a aceleração é constante e igual a $g$, apontando para baixo durante todo o voo.

Escolhendo o sentido para cima como positivo: $v(t)=v_0-g\,t$ é uma reta decrescente que passa por zero em $t=4\ \text{s}$, e $a=-g$ é uma reta horizontal abaixo do eixo.

• A e D mostram velocidade que parte de zero: não descrevem o lançamento;
• B mostra a velocidade em módulo (forma de V) e aceleração variável;
• C tem a forma correta de $v(t)$ e aceleração constante, mas desenha a aceleração acima do eixo, com sinal oposto ao de uma velocidade inicial positiva que decresce. Nenhuma alternativa traz sinais totalmente coerentes, e por isso a banca anulou a questão (provável motivo: leitura nossa, pois o edital não explica).

Resolução

• I é verdadeira: com o objeto entre o antiprincipal e o foco da objetiva, a imagem P' é real, invertida e maior. Ela fica antes da ocular, que a usa como objeto.
• II é falsa: a ocular funciona como lupa, com P' entre o foco e a lente, e gera P'' virtual, direita em relação a P' e maior. Mas P' já era invertida em relação a P, então P'' continua invertida em relação a P (como mostra a figura). A frase "direita ... em relação a P" é falsa.
• III é verdadeira: o aumento total é o produto dos aumentos das etapas, $A=A_{obj}\cdot A_{oc}$.

Corretas: I e III.

Resolução

A massa de água é $m=10000\ \text{L}\cdot1\ \text{kg/L}=10000\ \text{kg}$. O calor útil necessário é

$$Q=m\,c\,\Delta T=10000\cdot4200\cdot10=4{,}2\times10^{8}\ \text{J}.$$

Com eficiência de 70%, a energia a ser produzida pela queima é $\dfrac{4{,}2\times10^{8}}{0{,}7}=6{,}0\times10^{8}\ \text{J}$.

Com $14{,}3\times10^{6}\ \text{J/kg}$:

$$m_{lenha}=\frac{6{,}0\times10^{8}}{14{,}3\times10^{6}}\approx42\ \text{kg}.$$

Resolução

Hubble mostrou que as galáxias se afastam de nós com velocidade proporcional à distância. Isso é interpretado como expansão do próprio espaço: o afastamento é visto de qualquer galáxia, então não há um centro (D é falsa, e B também, pois o Big Bang não foi uma explosão em um ponto do espaço).

Retrocedendo no tempo, o Universo era cada vez mais denso e quente, o que leva à ideia de uma origem (Big Bang) em que espaço e tempo começaram a existir. Alternativa A. A rotação (C) e o estado estático (D) não são o que os dados de Hubble sugerem.

Resolução

O navio flutua em equilíbrio: o empuxo é igual ao peso total, $E=\rho_{água}\,V_{sub}\,g=P$. Para manter o nível N, o volume submerso $V_{sub}$ deve ficar o mesmo, e o empuxo também.

Ao retirar a carga, o peso diminui. Para que o peso total volte ao valor original, é preciso repor a massa retirada com água de lastro, enchendo o reservatório. Assim, o peso total e o empuxo se preservam e o nível N se mantém. Alternativa D.

• A é falsa: encher o reservatório não aumenta o peso total em relação ao original (ele só repõe o que saiu da carga), e a pressão na água não "diminui";
• B é falsa: esvaziar o reservatório diminuiria ainda mais o peso;
• C é falsa: manter o reservatório como está não compensa a carga retirada.