Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UNIFAL/EFOA · 1999

Vestibular 1999 · Física · 25 questões.

Q16
Termologia — Mudanças de estado

16. Uma panela de pressão com água até a metade é colocada no fogo. Depois que a água está fervendo, a panela é retirada do fogo e, assim que a água pára de ferver, ela é colocada debaixo de uma torneira de onde sai água fria. É observado que a água dentro da panela volta a ferver. Isto se deve ao fato de:

A)
a água fria esquentar ao entrar em contato com a panela, aumentando a temperatura interna.
B)
a água fria fazer com que o vapor dentro da panela condense, abaixando a pressão interna.
C)
a temperatura da panela abaixar, contraindo o metal e aumentando a pressão interna.
D)
a água fria fazer com que o vapor dentro da panela condense, aumentando a pressão interna.
E)
a temperatura da panela abaixar, dilatando o metal e abaixando a pressão interna.

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

A água fria condensa parte do vapor e reduz a pressão interna. Com isso, a temperatura de ebulição diminui e a água ainda quente volta a ferver.

Q17
Óptica — Cores

17. Três feixes de luz, de mesma intensidade, podem ser vistos atravessando uma sala, como mostra a figura abaixo.

Figura original da questão 17, UNIFAL/EFOA 1999.

O feixe 1 é vermelho, o 2 é verde e o 3 é azul. Os três feixes se cruzam na posição A e atingem o anteparo nas regiões B, C e D. As cores que podem ser vistas nas regiões A, B, C e D, respectivamente, são:

A)
branco, branco, branco, branco.
B)
branco, vermelho, verde, azul.
C)
amarelo, azul, verde, vermelho.
D)
branco, azul, verde, vermelho.
E)
amarelo, vermelho, verde, azul.

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

Em A há superposição aditiva de vermelho, verde e azul, percebida como branco. Os raios se cruzam sem mudar suas trajetórias; B recebe azul, C verde e D vermelho.

Q18
Termologia — Dilatação térmica

18. A figura abaixo ilustra um arame rígido de aço, cujas extremidades estão distanciadas de “L”.

Figura original da questão 18, UNIFAL/EFOA 1999.

Alterando-se sua temperatura, de 293K para 100OC, pode-se afirmar que a distância “L”:

A)
diminui, pois o arame aumenta de comprimento, fazendo com que suas extremidades fiquem mais próximas.
B)
diminui, pois o arame contrai com a diminuição da temperatura.
C)
aumenta, pois a área do círculo de raio “R” aumenta com a temperatura.
D)
não varia, pois a dilatação linear do arame é compensada pelo aumento do raio “R”.
E)
aumenta, pois o arame diminui de comprimento, fazendo com que suas extremidades fiquem mais afastadas.

Gabarito oficial, caderno 1.

C
Resolução comentada

293 K corresponde aproximadamente a 20 °C. Ao aquecer até 100 °C, todas as dimensões do arame aumentam, inclusive o raio e a abertura L.

Q19
Eletricidade — Polarização

19. Um filete de água pura cai verticalmente de uma torneira. Um bastão de vidro carregado com uma carga líquida negativa é aproximado da água. Nota-se que o filete encurva ao encontro do bastão. Isto se deve ao fato de:

A)
os momentos de dipolo das moléculas da água se orientarem no campo elétrico produzido pelo bastão.
B)
o bastão produzir um acúmulo de carga líquida positiva no filete de água.
C)
o filete de água pura possuir necessariamente uma carga líquida positiva.
D)
o filete de água pura possuir uma carga líquida negativa.
E)
ser significativa a atração gravitacional entre o bastão e o filete de água.

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

As moléculas polares da água orientam seus dipolos no campo do bastão. Como o campo é mais intenso do lado próximo, a atração predomina e o filete se desvia.

Q20
Eletricidade — Corrente elétrica

20. Normalmente, as distâncias entre os fios (desencapados) da rede elétrica de alta tensão são inferiores às distâncias entre as pontas das asas de algumas aves quando em vôo. Argumentando que isso pode causar a morte de algumas aves, ecologistas da região do Pantanal Mato-grossense têm criticado a empresa de energia elétrica da região. Em relação a esta argumentação, pode-se afirmar que:

A)
os ecologistas não têm razão, pois sabe-se que é nula a resistência elétrica do corpo de uma ave.
B)
os ecologistas têm razão, pois a morte de uma ave poderá se dar com sua colisão com um único fio e, por isto, a maior proximidade entre os fios aumenta a probabilidade desta colisão.
C)
os ecologistas não têm razão, uma vez que, ao encostar simultaneamente em dois fios, uma ave nunca morrerá eletrocutada.
D)
os ecologistas não têm razão, pois sabe-se que o corpo de uma ave é um isolante elétrico, não permitindo a passagem de corrente elétrica.
E)
os ecologistas têm razão, uma vez que, ao encostar simultaneamente em dois fios, uma ave provavelmente morrerá eletrocutada.

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

Ao tocar simultaneamente dois fios com diferença de potencial, a ave fecha um circuito e pode receber uma corrente fatal. Tocar apenas um fio não produz a mesma situação.

Q21
Mecânica — Lançamento oblíquo

21. A figura abaixo mostra três trajetórias de uma bola de futebol que é chutada de um mesmo ponto.

Figura original da questão 21, UNIFAL/EFOA 1999.

Sejam “t” representando o tempo de permanência da bola no ar, “Vv” a componente vertical da velocidade inicial da bola e “Vh” a componente horizontal da velocidade inicial. Em relação a estas três grandezas físicas e considerando as três trajetórias a, b e c acima, livres da resistência do ar, pode-se concluir que:

A)
ta < tb < tc, Vva = Vvb = Vvc, Vha = Vhb = Vhc.
B)
ta = tb = tc, Vva = Vvb = Vvc, Vha < Vhb < Vhc.
C)
ta = tb = tc, Vva = Vvb = Vvc, Vha > Vhb > Vhc.
D)
ta = tb = tc, Vva < Vvb < Vvc, Vha < Vhb = Vhc.
E)
ta < tb < tc, Vva < Vvb < Vvc, Vha = Vhb > Vhc.

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

As trajetórias atingem a mesma altura: a componente vertical inicial e o tempo de voo são iguais. O alcance cresce de a para c; como o tempo é comum, Vha < Vhb < Vhc.

Q22
Ondulatória — Movimento harmônico simples

22. Um bloco oscila harmonicamente, livre da resistência do ar, com uma certa amplitude, como ilustrado na figura abaixo.

Figura original da questão 22, UNIFAL/EFOA 1999.

Ao aumentar sua amplitude de oscilação, pode-se afirmar que:

A)
a constante elástica da mola não se altera, aumentando o período e a velocidade máxima do oscilador.
B)
o período aumenta, a velocidade máxima diminui e a constante elástica da mola não se altera.
C)
o período, a velocidade máxima do oscilador e a constante elástica da mola aumentam.
D)
o período e a constante elástica da mola não se alteram, aumentando apenas a velocidade máxima do oscilador.
E)
o período, a velocidade máxima do oscilador e a constante elástica da mola não se alteram.

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

Para a mola ideal, T = 2π√(m/k), independente da amplitude. A velocidade máxima é ωA: cresce com A, enquanto k e T permanecem constantes.

Q23
Mecânica — Equilíbrio

23. Um homem equilibra verticalmente um bloco, comprimindo-o contra uma parede, conforme ilustra a figura abaixo.

Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.

Assinale a alternativa que pode representar as forças que sobre o bloco atuam:

A)
Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.
B)
Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.
C)
Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.
D)
Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.
E)
Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 1999.

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

O diagrama correto contém quatro forças: peso para baixo, atrito estático para cima, força da mão para a direita e normal da parede para a esquerda.

Q24
Termologia — Gases

24. A figura ao lado ilustra uma bolha de ar que se move de baixo para cima em um recipiente fechado e totalmente cheio de um líquido. O diâmetro da bolha é desprezível, durante todo seu movimento, quando comparado com a distância percorrida. Considerando o comportamento do ar dentro da bolha como um gás perfeito e desprezando-se as diferenças de temperatura dentro do líquido, pode-se afirmar que o volume da bolha triplicará próximo do ponto:

Figura original da questão 24, UNIFAL/EFOA 1999.
A)
A
B)
C
C)
D
D)
B
E)
E

O próprio caderno informa que esta questão foi anulada; a tabela de gabaritos fornecida ainda registra C.

Anulada
Resolução comentada

O caderno assinala expressamente a anulação. A relação isotérmica PV = constante exigiria conhecer a pressão absoluta inicial para localizar onde o volume triplica; as frações de altura, por si só, não determinam esse ponto.

Q25
Eletricidade — Potência elétrica

Um circuito elétrico consiste de uma lâmpada e um aquecedor elétrico, ambos de mesma resistência elétrica, ligados em paralelo e submetidos a uma diferença de potencial “V”. O aquecedor encontra-se imerso numa quantidade de água mantida em um recipiente isolado termicamente do ambiente. Nessas condições, a temperatura da água aumenta com o tempo a uma taxa “P”, sem mudança de fase. Lembrando que a potência dissipada num resistor é dada por “V · i”, sendo “i” a corrente que nele circula, pode-se afirmar que, caso a lâmpada se queime, a taxa de aumento da temperatura da água será:

A)
P2/2
B)
2P
C)
P/2
D)
4P
E)
P

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

Os ramos estão em paralelo. Se a lâmpada abre o seu ramo, o aquecedor continua submetido à mesma tensão V e mantém a potência V²/R. A taxa de aquecimento continua P.

Q26
Eletricidade — Indução eletromagnética

26. A figura abaixo ilustra duas situações diferentes nas quais uma mesma espira fechada pode se encontrar. Na situação 1 a espira se encontra numa região com campo magnético “B”. Na situação 2 a mesma espira se encontra próxima de uma outra espira, esta, por sua vez, percorrida por uma corrente “ i ”.

Figura original da questão 26, UNIFAL/EFOA 1999.

Dentre as alternativas abaixo relacionadas, assinale a única na qual será gerada corrente elétrica na espira fechada:

A)
campo magnético “B” intenso e constante.
B)
campo magnético “B” fraco e variável.
C)
corrente elétrica “ i ” grande e constante.
D)
campo magnético “B” fraco e constante.
E)
corrente elétrica “ i ” pequena e constante.

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

A corrente induzida depende da variação do fluxo magnético, e não de um campo ou de uma corrente apenas intensos. A alternativa B é a única que fornece campo variável.

Q27
Óptica — Refração

27. Um raio de luz monocromática de freqüência “f”, velocidade “v” e comprimento de onda “λ” incide perpendicularmente na interface ar-água, proveniente do ar. Pode-se afirmar que, ao atravessar esta interface:

A)
“f” permanece constante, “v” aumenta e “λ” cresce.
B)
“f” diminui, “v” diminui e “λ” cresce.
C)
“f” aumenta, “v” aumenta e “λ” cresce.
D)
“f” aumenta, “v” diminui e “λ” permanece constante.
E)
“f” permanece constante, “v” diminui e “λ” diminui.

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

A frequência é fixada pela fonte e não muda na interface. Na água, a velocidade é menor e, como λ = v/f, o comprimento de onda também diminui.

Q28
Mecânica — Empuxo

28. Um balão de volume constante e massa “m” eleva-se na atmosfera. Sabendo-se que a densidade do ar atmosférico diminui com o aumento da altura e desconsiderando os efeitos da variação da temperatura e movimento do ar atmosférico, pode-se afirmar que:

A)
o balão subirá indefinidamente até escapar da atmosfera terrestre, em razão do aumento do empuxo sobre ele à medida que sobe.
B)
o balão subirá até uma determinada altura e voltará a descer até a posição inicial, devido à ação da gravidade.
C)
o balão subirá, mantendo-se em torno de uma altura onde o empuxo sobre ele é igual ao seu peso.
D)
o balão subirá até uma determinada altura e voltará a descer até a posição inicial, em razão da variação do empuxo à medida que se move no ar.
E)
o balão subirá indefinidamente até escapar da atmosfera terrestre, em razão da não variação do empuxo sobre ele à medida que sobe.

Gabarito oficial, caderno 1.

C
Resolução comentada

O empuxo é ρar gV e diminui com a altitude. O balão tende a se manter em torno da altura em que esse empuxo iguala o peso mg.

Q29
Eletricidade — Campo magnético

29. As figuras abaixo ilustram a trajetória de um elétron movendo-se entre dois fios retilíneos à mesma distância de cada um. A trajetória do elétron e os dois fios encontram-se no mesmo plano. Das situações abaixo, a única que representa

corretamente os sentidos e intensidades das correntes (“i1” e “i2”) capazes de manter o elétron em sua trajetória retilínea é:

A)
Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 1999.
B)
Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 1999.
C)
Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 1999.
D)
Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 1999.
E)
Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 1999.

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

Para a força magnética resultante ser nula entre os fios, seus campos devem se cancelar. À mesma distância, isso exige correntes iguais e de mesmo sentido, configuração A.

Q30
Mecânica — Torque

30. A figura abaixo mostra o esquema de rodas dentadas de uma bicicleta de 6 marchas.

Figura original da questão 30, UNIFAL/EFOA 1999.

Os discos 1 e 2 representam as rodas dentadas ligadas ao pedal. Os discos 3, 4 e 5 representam as rodas dentadas ligadas à roda traseira. O par de rodas dentadas que, ligadas pela corrente, permitiria ao ciclista subir uma rua inclinada aplicando a menor força no pedal é:

A)
1 e 3
B)
1 e 4
C)
1 e 5
D)
2 e 3
E)
2 e 5

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

A menor força exige a menor coroa no pedal e o maior pinhão traseiro: discos 2 e 3. Essa combinação reduz a distância percorrida por volta do pedal e aumenta a vantagem mecânica.

Q01
Mecânica — Ação e reação
Discursiva

01. Em 13 de janeiro de 1920 o jornal New York Times publicou um editorial atacando o cientista Robert Goddard por propor que foguetes poderiam ser usados em viagens espaciais. O editorial dizia: “É de se estranhar que o prof. Goddard, apesar de sua reputação científica internacional, não conheça a relação entre as forças de ação e reação e a necessidade de ter alguma coisa melhor que o vácuo contra a qual o foguete possa reagir. É claro que falta a ele o conhecimento dado diariamente no colégio.” Comente o editorial acima, indicando quem tem razão e por quê, baseando sua resposta em algum princípio físico fundamental.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

Goddard tem razão. O foguete exerce força sobre os gases expelidos, e estes exercem sobre ele uma força oposta, pela terceira lei de Newton. Equivalentemente, a expulsão dos gases conserva a quantidade de movimento do sistema. A propulsão não exige ar nem apoio externo e funciona no vácuo.

Q02
Eletricidade — Força magnética
Discursiva

02. As pás metálicas da hélice de um helicóptero giram com uma freqüência angular constante “ω” em um plano perpendicular a um campo magnético “B”. Neste caso, como será a distribuição de cargas livres nas pás? Justifique.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

A força magnética sobre uma carga é q(v × B). Ela separa cargas radialmente até o campo elétrico interno equilibrar a força magnética. Se ω e B têm o mesmo sentido, as pontas ficam positivas e a região próxima ao eixo negativa; se os sentidos são opostos, as polaridades se invertem. Sem o sentido de B, não é possível indicar uma única polaridade.

Q03
Termologia — Dilatação térmica
Discursiva

03. Quando introduzimos um termômetro de mercúrio em um recipiente contendo água a uma temperatura significativamente superior à temperatura inicial do termômetro, percebemos, de imediato, que ocorre uma diminuição da coluna de mercúrio antes de seu esperado aumento. Explique este fato.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

O vidro do bulbo aquece e se dilata antes de o mercúrio atingir a nova temperatura. O aumento inicial do volume do recipiente faz a coluna baixar. Em seguida o mercúrio se aquece e sua dilatação, maior que a do vidro, faz a coluna subir.

Q04
Eletricidade — Equilíbrio em campo elétrico
Discursiva

04. Um pêndulo simples, cuja extremidade inferior é composta por um corpo de massa “m” e carga elétrica positiva “q”, está imerso em um campo elétrico uniforme de intensidade “E”, conforme a ilustração abaixo. Considere como “g” o módulo da aceleração da gravidade local.

Figura original da questão d4, UNIFAL/EFOA 1999.

a) Represente, em uma figura abaixo, todas as forças que atuam sobre o corpo de massa “m”.

b) Expresse, em termos das grandezas “m”, “q”, “E” e “g”, o ângulo θ correspondente à situação de equilíbrio acima.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) Atuam o peso mg vertical para baixo, a força elétrica qE horizontal para a direita e a tração ao longo do fio, apontando para o suporte. b) No equilíbrio, T cos θ = mg e T sen θ = qE. Portanto tg θ = qE/(mg), ou θ = arctg[qE/(mg)].

Q05
Mecânica — Composição de velocidades
Discursiva

05. Um carro se desloca em movimento retilíneo uniforme a 10 m/s, em relação a um observador, conforme ilustra a figura abaixo. Preso ao carro, um sistema bloco mola oscila em movimento harmônico simples, sendo 6 m/s o módulo máximo da velocidade do bloco em relação ao carro. Determine os módulos máximo e mínimo da velocidade do bloco em relação ao observador.

Figura original da questão d5, UNIFAL/EFOA 1999.
Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

Pela composição galileana, vbloco = vcarro + vrelativa. Como a velocidade relativa varia de −6 a +6 m/s, os módulos extremos são 10 − 6 = 4 m/s e 10 + 6 = 16 m/s.

Q06
Mecânica — Conservação de energia
Discursiva

Uma esfera de massa “m”, amarrada na extremidade de um cordão de comprimento “L”, é lançada de uma altura “h” com velocidade inicial, perpendicular ao cordão, de módulo “vo”, conforme ilustra a figura abaixo. Caso vo = √(2gh), onde “g” é o módulo da aceleração da gravidade local, determine a altura máxima “H” atingida pela esfera na inexistência de perdas de energia mecânica.

Figura original da questão d6, UNIFAL/EFOA 1999.
Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

Pela conservação da energia, mgh + mv₀²/2 = mgH no ponto de velocidade nula. Como v₀² = 2gh, resulta H = 2h. O resultado pressupõe que essa altura é acessível com o comprimento e a posição do fio indicados no esquema.

Q07
Mecânica — Empuxo
Discursiva

07. O recipiente “A” da figura abaixo é colocado numa balança e contém água até a altura indicada. Nestas circunstâncias, a leitura da balança é 300 g. Um bloco não poroso de 30 g de massa e 40 cm3 de volume é, então, colocado suavemente na água. O cilindro vazio “B”, ao lado da balança, recolhe a água que escoa do recipiente “A”. Considerando a densidade da água como 1 g/cm3 e lembrando que o empuxo sofrido pelo bloco em equilíbrio na água é igual ao peso do líquido deslocado, determine o volume recolhido pelo recipiente “B”.

Figura original da questão d7, UNIFAL/EFOA 1999.
Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

A densidade do bloco é 30/40 = 0,75 g/cm³, menor que a da água: ele flutua. Em equilíbrio desloca água de massa igual à sua, 30 g, portanto 30 cm³. Como o nível inicial está na saída lateral, esse é o volume recolhido por B.

Q08
Termologia — Máquinas térmicas
Discursiva

08. Em um quarto totalmente fechado há uma geladeira que pode ser ligada à energia elétrica. Com o objetivo de resfriar o quarto, um garoto, que nele se encontra, liga a geladeira, mantendo-a de porta aberta. Você acha que esse objetivo será alcançado? Explique.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

Não. A geladeira retira calor de uma região e rejeita ao quarto esse calor mais a energia elétrica consumida: Qquente = Qfrio + W. Com a porta aberta, ambas as trocas ocorrem no mesmo quarto, que recebe energia líquida W e aquece.

Q09
Eletricidade — Modelo de Bohr
Discursiva

09. Segundo o modelo atômico de Bohr, o átomo de hidrogênio é constituído por um elétron, de massa “m” e carga “–Q”, e um núcleo, de massa “M” e carga “+Q”. Neste modelo, o elétron descreve uma órbita circular de raio “R” em torno do núcleo. Considerando “k” a constante da Lei de Coulomb, determine a expressão matemática para:

a) o módulo da velocidade orbital do elétron.

b) a intensidade da corrente elétrica resultante do movimento orbital do elétron.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) Igualando a força elétrica à centrípeta, kQ²/R² = mv²/R, obtemos v = √[kQ²/(mR)]. b) O período é T = 2πR/v e a corrente, em módulo, é I = Q/T = Qv/(2πR) = [Q/(2πR)]√[kQ²/(mR)]. Usa-se a aproximação de núcleo fixo implícita na órbita descrita pelo enunciado.

Q10
Ondulatória — Reflexão do som
Discursiva

10. A figura abaixo ilustra uma calota esférica de raio “R”.

Figura original da questão d10, UNIFAL/EFOA 1999.

Dispondo de duas dessas calotas, duas pessoas desejam se comunicar sem que seja necessário que uma grite para a outra, apesar de estarem separadas por uma distância “D”, muito maior que “R”. Ilustre abaixo e descreva como e onde as calotas e as pessoas devem ser dispostas para que esta comunicação seja possível.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

As calotas devem funcionar como refletores côncavos, com as concavidades voltadas uma para a outra e eixos alinhados. Cada pessoa coloca a boca ou o ouvido próximo ao foco de sua calota, a aproximadamente R/2 do vértice. A primeira colima o som e a segunda o concentra no outro foco; a reflexão esférica é aproximada para raios paraxiais.

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