Vestibular UNEC 2015, Medicina (Centro Universitário de Caratinga): o bloco de Física corresponde às questões 1 a 10 do caderno 2 (tarde), com quatro alternativas por questão. Gabarito oficial final. As questões 8 e 9 não constam desta página, porque o gabarito oficial não confere com o enunciado (na 8 há afirmação sobre a energia interna incompatível com a transformação indicada e, na 9, a relação marcada não corresponde à reta do gráfico), e a questão 10 foi anulada pela banca.
Q1
Eletromagnetismo — Força magnética — Direção de Lançamento de Um Elétron para Que a Força Magnética Seja Nula
Os polos norte e sul de dois ímãs distintos estão representados conforme a figura abaixo. Existe um campo magnético estabelecido por esses polos na direção do eixo $y$ e há um eixo $z$ perpendicular aos eixos $x$ e $y$.
Se for lançado um elétron na região entre os ímãs, este estará sujeito a uma força magnética nula somente quando:
(A)for lançado na direção do eixo $x$.
(B)for lançado na direção do eixo $y$.
(C)for lançado na direção do eixo $z$.
(D)for lançado por qualquer direção.
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
B
Resolução comentada
A força magnética sobre uma carga em movimento tem módulo $F=|q|\,v\,B\,\operatorname{sen}\theta$, em que $\theta$ é o ângulo entre a velocidade e o campo.
Ela é nula somente se $\operatorname{sen}\theta=0$, isto é, se a velocidade for paralela (ou antiparalela) ao campo, que aponta na direção do eixo $y$. Nas direções $x$ e $z$, perpendiculares ao campo, a força tem o valor máximo.
Q2
Eletricidade — Circuitos elétricos — Corrente no Amperímetro Conforme a Posição de Uma Chave em Um Circuito com Resistores Iguais
Dado o circuito abaixo, considere todos os resistores com resistência $R$. A chave $K$ pode ser conectada nas posições (1) ou (2), primeiro na posição (1) e, depois, na posição (2). A respeito da intensidade da corrente elétrica que circula pelo amperímetro, marque a alternativa correta.
(A)Terá maior intensidade quando a chave estiver na posição (1).
(B)Terá maior intensidade quando a chave estiver na posição (2).
(C)Tanto faz a posição (1) ou (2) em que estiver a chave $K$: a intensidade da corrente elétrica sempre será a mesma para os dados apresentados.
(D)Nada se pode afirmar, porque faltam elementos para analisar a situação.
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
C
Resolução comentada
Em cada posição da chave, o circuito é uma única malha: a bateria, o resistor do ramo superior, um único resistor ($R$ do ramo (1) ou $R$ do ramo (2)) e o amperímetro. A chave nunca liga os dois ramos ao mesmo tempo.
Como todos os resistores valem $R$, a resistência total é $2R$ nas duas posições, e a corrente $i=\dfrac{\varepsilon}{2R}$ é a mesma.
Q3
Óptica — Espelhos esféricos — Raio de Curvatura de Um Espelho Côncavo a Partir das Posições de Objeto e Imagem
Um objeto encontra-se a $45\ \mathrm{cm}$ de um espelho esférico côncavo de raio de curvatura $R$ e tem sua imagem formada a uma distância igual a $\dfrac{3R}{4}$ do espelho, do mesmo lado que o objeto. Deste modo, pode-se afirmar que o raio de curvatura do espelho será igual a:
(A)$150\ \mathrm{cm}$
(B)$90\ \mathrm{cm}$
(C)$45\ \mathrm{cm}$
(D)$30\ \mathrm{cm}$
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
D
Resolução comentada
A imagem está do mesmo lado do objeto, então é real e $p'=\dfrac{3R}{4}>0$. A distância focal é $f=\dfrac R2$ e a equação dos espelhos é $\dfrac1f=\dfrac1p+\dfrac1{p'}$.
Substituindo, $\dfrac2R=\dfrac1{45}+\dfrac{4}{3R}$, então $\dfrac2R-\dfrac4{3R}=\dfrac{2}{3R}=\dfrac1{45}$ e $R=30\ \mathrm{cm}$. Conferindo: $f=15\ \mathrm{cm}$ e $p'=22{,}5\ \mathrm{cm}$, com $\dfrac1{15}=\dfrac1{45}+\dfrac1{22{,}5}$.
Q4
Eletricidade — Geradores — Corrente em Um Resistor Ligado a Três Pilhas Associadas de Forma Mista
No circuito representado na figura têm-se três pilhas de $1{,}5\ \mathrm V$ (cada), associadas e ligadas a um resistor $R$ de resistência igual a $1\ \Omega$. Marque a alternativa que indica corretamente a leitura do amperímetro ideal.
(A)$4{,}5\ \mathrm A$
(B)$3{,}0\ \mathrm A$
(C)$1{,}5\ \mathrm A$
(D)$\dfrac13\ \mathrm A$
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
B
Resolução comentada
Na figura, duas das pilhas estão ligadas com os polos de mesmo sinal unidos (em paralelo) e essa dupla está em série com a terceira pilha. Duas pilhas iguais em paralelo equivalem a uma só, de $1{,}5\ \mathrm V$, então a força eletromotriz equivalente é $\varepsilon=1{,}5+1{,}5=3{,}0\ \mathrm V$.
Com o amperímetro ideal (resistência nula) e pilhas sem resistência interna, a corrente é $i=\dfrac{\varepsilon}{R}=\dfrac{3{,}0}{1}=3{,}0\ \mathrm A$.
Q5
Ondas — Movimento harmônico simples — Energia Mecânica de Um Oscilador a Partir do Gráfico da Elongação
Dado o oscilador harmônico ideal representado na figura abaixo, bem como o gráfico, para uma oscilação completa, da elongação $x$ em função do tempo $t$, a energia mecânica total desse oscilador para o caso representado será: (considere a constante elástica da mola igual a $2\,000\ \mathrm{N/m}$).
(A)$64\ \mathrm{kJ}$
(B)$32\ \mathrm{kJ}$
(C)$16\ \mathrm{kJ}$
(D)$8\ \mathrm{kJ}$
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
C
Resolução comentada
No gráfico, a elongação máxima é $4{,}0\ \mathrm m$, que é a amplitude do movimento: $A=4{,}0\ \mathrm m$.
A energia mecânica de um oscilador massa-mola é $E=\tfrac12\,k\,A^2=\tfrac12\cdot2\,000\cdot4{,}0^2=16\,000\ \mathrm J=16\ \mathrm{kJ}$.
Q6
Termologia — Calorimetria — Energia de Uma Lâmpada Usada para Aquecer e Vaporizar Água
Se toda a energia consumida por uma lâmpada de potência igual a $100\ \mathrm W$, utilizada durante $12$ minutos, fosse usada para aquecer uma massa de $100\ \mathrm g$ de água inicialmente a $20\ ^\circ\mathrm C$, é correto então afirmar que: (Dados: calor específico da água igual a $1{,}0\ \mathrm{cal/g\,^\circ C}$, calor latente de vaporização da água igual a $540\ \mathrm{cal/g}$ e considere $1\ \mathrm{cal}=4\ \mathrm J$.)
(A)seria possível vaporizar a massa de água completamente, apenas.
(B)seria possível vaporizar a massa de água completamente e ainda sobraria energia.
(C)não seria possível vaporizar completamente a massa de água.
(D)a massa de água não atingirá o seu ponto de ebulição.
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
C
Resolução comentada
A energia consumida pela lâmpada é $E=P\,\Delta t=100\cdot720=72\,000\ \mathrm J=\dfrac{72\,000}{4}=18\,000\ \mathrm{cal}$.
Para levar $100\ \mathrm g$ de água de $20\ ^\circ\mathrm C$ a $100\ ^\circ\mathrm C$ são necessárias $100\cdot1{,}0\cdot80=8\,000\ \mathrm{cal}$, e a água atinge a ebulição. Sobram $10\,000\ \mathrm{cal}$, enquanto vaporizar toda a massa exigiria $100\cdot540=54\,000\ \mathrm{cal}$.
A sobra vaporiza apenas $\dfrac{10\,000}{540}\approx18{,}5\ \mathrm g$ da água.
Q7
Mecânica — Trabalho e energia — Velocidade Final de Um Corpo com Perda de Parte da Energia por Atrito
Se, em um trajeto de $A$ para $B$, distantes $10\ \mathrm m$, um corpo de massa igual a $2{,}0\ \mathrm{kg}$ dissipar $20\%$ de sua energia pelo trabalho da força de atrito quando sobre ele for aplicada uma força de intensidade $50\ \mathrm N$, paralela ao deslocamento e no mesmo sentido, pode-se afirmar que a velocidade que esse corpo irá atingir ao passar pelo ponto $B$ será de: (considere que o corpo parte do repouso)
(A)$10\ \mathrm{m/s}$
(B)$20\ \mathrm{m/s}$
(C)$30\ \mathrm{m/s}$
(D)$40\ \mathrm{m/s}$
Gabarito oficial final (publicado em 24/11/2014) — Vestibular UNEC 2015, Medicina (Caratinga), caderno 2 (tarde)
B
Resolução comentada
O trabalho da força aplicada é $W=F\,d=50\cdot10=500\ \mathrm J$. Como $20\%$ dessa energia é dissipada pelo atrito, sobram $0{,}8\cdot500=400\ \mathrm J$ para a energia cinética.
Partindo do repouso, $E_c=\tfrac12\,m\,v^2=400$, então $v^2=\dfrac{2\cdot400}{2{,}0}=400$ e $v=20\ \mathrm{m/s}$.
