Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

UNIFAL/EFOA · 2001

Vestibular 2001 · Física · 20 questões.

Q16
Mecânica — Dinâmica

16. Um bloco de massa m encontra-se disposto sobre a parte inclinada de uma rampa, como ilustrado na figura abaixo. O conjunto move-se para a direita aumentando a velocidade a uma aceleração horizontal a constante. Denominando como g o módulo da aceleração gravitacional local, e desprezando-se qualquer tipo de atrito, pode-se afirmar que o módulo da aceleração do conjunto, de modo a não haver movimento relativo entre o bloco e a rampa, deve ser:

Figura original da questão 16, UNIFAL/EFOA 2001.
A)
g.sen(α).cos(α)
B)
g.cos2(α)
C)
g.sen(α)
D)
g.tg(α)
E)
g.cotg(α)

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

No referencial da rampa, a componente da força de inércia ma para cima do plano deve equilibrar mg sen α. Assim ma cos α = mg sen α, e a = g tg α.

Q17
Termologia — Dilatação térmica

17. A figura ao lado ilustra uma esfera maciça de diâmetro L e uma barra de mesmo material com comprimento também igual a L, ambos a uma mesma temperatura inicial. Quando a temperatura dos dois corpos for elevada para um mesmo valor final, a razão entre o aumento do diâmetro da esfera e o aumento do comprimento da barra será:

Figura original da questão 17, UNIFAL/EFOA 2001.
A)
1/3
B)
1
C)
1/9
D)
9/1
E)
3/1

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

A dilatação de qualquer dimensão linear é ΔL = αLΔT. Diâmetro e comprimento inicial são iguais, assim como material e variação de temperatura; a razão é 1.

Q18
Termologia — Primeira lei da termodinâmica

18. Um líquido encontra-se, inicialmente, à temperatura To, pressão Po e volume Vo, em um recipiente fechado e isolado termicamente do ambiente, conforme ilustra a figura ao lado. Após se acionar um agitador, imerso no líquido, verifica-se que a temperatura do líquido aumenta para um valor T. São desprezíveis as capacidades térmicas do calorímetro, do termômetro e do agitador. Supondo constante o calor específico c do líquido no intervalo de temperatura considerado, o módulo do trabalho realizado pelo agitador sobre o líquido terá sido, aproximadamente:

Figura original da questão 18, UNIFAL/EFOA 2001.
A)
m c (T−To)
B)
Po Vo
C)
Po Vo − m c (T−To)
D)
m c (T−To) / Po Vo
E)
Po Vo / m c (T−To)

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

O recipiente é adiabático: Q = 0. O trabalho recebido se transforma em aumento de energia interna, aproximadamente mc(T − T₀).

Q19
Óptica — Lentes

19. Uma máquina fotográfica simples é constituída, basicamente, por uma única lente esférica convergente, de distância focal f, e uma chapa fotográfica de largura h, como ilustrado ao lado. Um objeto de altura H é fotografado por essa máquina de maneira que a altura da imagem formada ocupe toda a largura da chapa. Nesse caso, as distâncias, à lente, do objeto e da chapa, são, respectivamente:

Figura original da questão 19, UNIFAL/EFOA 2001.
A)
f h/(H+h) e f H/(H+h)
B)
H/h e h/H
C)
H/(h +1) e h/H
D)
f h e f H
E)
f (H+h)/h e f (H+h)/H

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

A ampliação em módulo é h/H = p′/p. Com 1/f = 1/p + 1/p′, obtemos p = f(H+h)/h e p′ = f(H+h)/H.

Q20
Eletricidade — Circuitos

20. Em alguns circuitos de iluminação de árvores de Natal, possuindo lâmpadas de mesmas resistências, observa-se que, quando uma lâmpada "queima", um segmento apaga, enquanto outros segmentos continuam normalmente acesos. Além disso, mesmo com alguma lâmpada "queimada", as lâmpadas acesas devem estar submetidas a uma mesma diferença de potencial, a fim de apresentarem a mesma luminosidade. Pode-se então afirmar que, dos diagramas abaixo ilustrados, o que melhor representa este tipo de circuito de iluminação é:

A)
Figura original da questão 20, UNIFAL/EFOA 2001.
B)
Figura original da questão 20, UNIFAL/EFOA 2001.
C)
Figura original da questão 20, UNIFAL/EFOA 2001.
D)
Figura original da questão 20, UNIFAL/EFOA 2001.
E)
Figura original da questão 20, UNIFAL/EFOA 2001.

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

As lâmpadas de cada segmento devem estar em série, e segmentos idênticos devem estar em paralelo. Assim uma lâmpada aberta interrompe só seu segmento, sem mudar a tensão nos outros. Esse arranjo é B.

Q21
Mecânica — Trabalho e energia

21. Um corpo de massa m se move com velocidade constante v sobre uma superfície plana horizontal e sem atrito. Após um certo instante de tempo, uma força constante de módulo F, com sentido contrário ao movimento, age sobre o corpo durante um intervalo de tempo Δt, fazendo-o parar. Das opções abaixo, aquela que corresponde ao valor do trabalho realizado pela força F, durante o intervalo de tempo Δt, é:

A)
vΔt
B)
−Fv
C)
−½mv2
D)
−FΔt
E)
Fv/Δt

Gabarito oficial, caderno 1.

C
Resolução comentada

O trabalho resultante é a variação da energia cinética: W = 0 − mv²/2. A força oposta ao movimento realiza trabalho negativo.

Q22
Mecânica — Hidrostática

22. As represas normalmente são construídas de maneira que a largura da base da barragem, B, seja maior que a largura da parte superior, A, como ilustrado na figura abaixo. A

Figura original da questão 22, UNIFAL/EFOA 2001.

B Essa diferença de largura justifica-se, principalmente, pelo(a):

A)
aumento, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem.
B)
diminuição, com a profundidade, da pressão da água sobre a barragem.
C)
aumento, com a profundidade, do empuxo exercido pela água.
D)
diminuição, com a profundidade, do empuxo exercido pela água.
E)
diminuição, com a profundidade, da viscosidade da água.

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

A pressão hidrostática aumenta com a profundidade, P = Psuperfície + ρgh. A base mais larga resiste à maior solicitação da água.

Q23
Eletricidade — Campo elétrico

23. A figura abaixo representa a configuração de linhas de campo elétrico produzida por três cargas puntuais, todas com o mesmo módulo Q. Os sinais das cargas A, B e C são, respectivamente:

Figura original da questão 23, UNIFAL/EFOA 2001.
A)
negativo, positivo e negativo.
B)
positivo, negativo e positivo.
C)
positivo, positivo e positivo.
D)
negativo, negativo e negativo.
E)
negativo, negativo e positivo.

Gabarito oficial, caderno 1.

B
Resolução comentada

As linhas de campo saem das cargas positivas e chegam às negativas. No desenho saem de A e C e chegam a B: positivo, negativo, positivo.

Q24
Óptica — Cores

24. Em uma situação, ilustrada na figura 1, uma lâmpada e um observador têm, entre si, uma lâmina de vidro colorida. Em outra situação, ilustrada na figura 2, ambos, a lâmpada e o observador, encontram-se à frente de uma lâmina de plástico colorida, lisa e opaca. Mesmo sendo a lâmpada emissora de luz branca, em ambas as situações o observador enxerga as lâminas como sendo de cor verde.

Figura original da questão 24, UNIFAL/EFOA 2001.

Pode-se, então, afirmar que, predominantemente:

A)
o vidro reflete a luz de cor verde, absorvendo as outras cores, e o plástico transmite a luz de cor verde, absorvendo as outras cores.
B)
o vidro absorve a luz de cor verde, transmitindo as outras cores, e o plástico absorve a luz de cor verde, refletindo as outras cores.
C)
o vidro transmite a luz de cor verde, absorvendo as outras cores, e o plástico absorve a luz de cor verde, refletindo as outras cores.
D)
o vidro absorve a luz de cor verde, transmitindo as outras cores, e o plástico reflete a luz de cor verde, absorvendo as outras cores.
E)
o vidro transmite a luz de cor verde, absorvendo as outras cores, e o plástico reflete a luz de cor verde, absorvendo as outras cores.

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

O vidro é visto por transmissão e deixa passar predominantemente verde. O plástico opaco é visto por reflexão e reflete predominantemente verde. Ambos absorvem grande parte das demais cores.

Q25
Eletricidade — Indução eletromagnética

25. Um arame, dobrado em forma da letra U e com extremidades a e b, gira com velocidade angular ω em uma região onde existe um campo magnético uniforme B, perpendicular ao plano da página, como ilustrado abaixo.

Figura original da questão 25, UNIFAL/EFOA 2001.

Analise as seguintes afirmativas relativas a esta situação:

- Se a velocidade angular ω aumentar, mantendo-se B constante, o I módulo máximo da diferença de potencial entre as extremidades do arame também aumentará. II - Se a direção de B mudar para uma direção paralela à página e perpendicular ao eixo de rotação, mantendo-se todas as outras grandezas constantes, a diferença de potencial entre as extremidades do arame passará a ser nula. III - Se a velocidade angular ω for mantida constante e o módulo de B diminuir, o módulo máximo da diferença de potencial entre as extremidades do arame diminuirá.

Pode-se, então, afirmar que:

A)
apenas I e II são verdadeiras.
B)
apenas I é verdadeira.
C)
apenas III é verdadeira.
D)
apenas I e III são verdadeiras.
E)
apenas II e III são verdadeiras.

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

A fem máxima de uma espira em rotação é proporcional a BωA. I e III são verdadeiras. Mudar B para outra direção perpendicular ao eixo apenas muda a fase, sem tornar a fem identicamente nula; II é falsa.

Q26
Mecânica — Empuxo

26. A figura abaixo ilustra um recipiente contendo, em equilíbrio, água, óleo e um cubo de madeira de 0,10 m de aresta.

Figura original da questão 26, UNIFAL/EFOA 2001.

Sabendo-se que as densidades da água e do óleo são, respectivamente, 1000 kg/m3 e 750 kg/m3 e que 20% do volume do bloco está imerso na água, pode-se afirmar que a massa do bloco é:

A)
0,80 kg
B)
0,25 kg
C)
0,20 kg
D)
0,60 kg
E)
0,75 kg

Gabarito oficial, caderno 1.

A
Resolução comentada

O volume do cubo é 0,10³ = 0,001 m³. Com 20% na água e 80% no óleo, mg = (1000 × 0,0002 + 750 × 0,0008)g. Logo m = 0,80 kg.

Q27
Mecânica — Lançamento horizontal

27. Duas bolas encontram-se a uma mesma altura H em relação ao chão. No mesmo instante em que a bola 1 é solta com velocidade inicial nula, a bola 2 é lançada horizontalmente. Desconsiderando a resistência do ar, podemos afirmar que:

A)
as duas bolas só chegam juntas ao chão caso a massa da bola 2 seja maior que a massa da bola 1.
B)
a bola 1 chega primeiro ao chão já que sua trajetória linear é mais curta que a trajetória parabólica da bola 2.
C)
a bola 2 chega primeiro ao chão já que, como possui uma velocidade inicial diferente de zero, gasta menos tempo do que a bola 1 para percorrer a distância vertical H.
D)
as duas bolas chegam juntas ao chão já que, nas duas situações, além da altura H ser a mesma, são iguais as componentes verticais das velocidades iniciais, bem como as acelerações.
E)
as duas bolas só chegam juntas ao chão caso a bola 2 seja mais pesada que a bola 1.

Gabarito oficial, caderno 1.

D
Resolução comentada

Os movimentos verticais têm a mesma velocidade inicial, zero, a mesma aceleração g e a mesma altura H. Ambos duram √(2H/g), independentemente da velocidade horizontal.

Q28
Ondulatória — Ondas em cordas

28. A figura abaixo ilustra um "flash" ou instantâneo de um trem de ondas que se propaga em uma corda para a direita e com velocidade constante.

Figura original da questão 28, UNIFAL/EFOA 2001.

Pode-se, então, afirmar que:

A)
o período da onda é L.
B)
o comprimento da onda é L/3.
C)
a velocidade instantânea do ponto D da corda é vertical e para baixo.
D)
a amplitude da onda é L.
E)
a velocidade instantânea do ponto C da corda é nula.

Gabarito oficial, caderno 1.

C
Resolução comentada

Para uma onda que se desloca à direita, a velocidade vertical local tem sentido oposto à inclinação do perfil. Em D o perfil é crescente, portanto o ponto move-se para baixo.

Q29
Termologia — Transformações gasosas

29. Os gráficos abaixo ilustram transformações termodinâmicas de uma massa constante de um gás ideal, relacionando as variáveis de estado termodinâmico, pressão P, volume V e temperatura T.

Figura original da questão 29, UNIFAL/EFOA 2001.

Dos gráficos acima, aqueles que podem representar os processos isotérmico, isobárico e isovolumétrico, são, respectivamente:

A)
I, II e III
B)
II, III e IV
C)
III, IV e II
D)
I, III e V
E)
III, II e V

Gabarito oficial, caderno 1.

C
Resolução comentada

O gráfico III representa PV constante: isotérmica. IV mostra V proporcional a T: pressão constante. II mostra P proporcional a T: volume constante. A sequência é III, IV e II.

Q30
Eletricidade — Magnetismo

30. A figura abaixo ilustra a vista superior de uma montagem experimental disposta sobre uma mesa sem atrito, em uma situação de equilíbrio estático. Nesta montagem, uma bobina está posicionada entre as extremidades de duas barras, AB e NS, sendo pelo menos esta última imantada. A extremidade de polaridade norte (N) da barra NS atrai a extremidade A da barra AB, enquanto as outras extremidades, S e B, são repelidas pela bobina.

Figura original da questão 30, UNIFAL/EFOA 2001.

Sabendo-se que o comprimento e o diâmetro da bobina são pequenos, comparados com qualquer dimensão das barras, pode-se afirmar que, das possibilidades abaixo, a que pode configurar a situação de equilíbrio descrita é:

A)
A barra AB não está imantada e nenhuma corrente flui na bobina.
B)
A barra AB não está imantada e flui na bobina uma corrente contínua do ponto 1 para o ponto 2.
C)
A barra AB não está imantada e flui na bobina uma corrente contínua do ponto 2 para o ponto 1.
D)
A barra AB está imantada e flui na bobina uma corrente contínua do ponto 1 para o ponto 2.
E)
A barra AB está imantada e flui na bobina uma corrente contínua do ponto 2 para o ponto 1.

Gabarito oficial, caderno 1.

E
Resolução comentada

A repulsão da extremidade B exige que a barra AB também esteja imantada. A bobina deve ter polaridade sul na extremidade próxima a S e norte na próxima a B; aplicando a regra da mão direita ao enrolamento indicado, a corrente vai de 2 para 1.

Q01
Ondulatória — Fenômenos ondulatórios
Discursiva

01. Complete cada sentença abaixo, de modo a torná-la verdadeira, com um dos seguintes termos: amplitude, comprimento de onda, cor, difração, reflexão, energia, freqüência, interferência, meio de propagação, timbre, refração, reflexão total.

a) As cores na superfície de uma bolha de sabão ocorrem devido ao fenômeno de ______________________.

b) Devido, principalmente, ao fenômeno de ______________________, uma pessoa pode escutar o som que vem de trás de um muro.

c) A ___________________________ pode ocorrer quando a luz incide na interface entre dois meios transparentes, de diferentes índices de refração, sem ser refratada.

d) A altura de um som está relacionada ao seguinte parâmetro das ondas sonoras: _________________________.

e) O fato de uma piscina cheia de água parecer mais rasa quando observada de fora se deve ao fenômeno de _____________________.

f) O fato de uma pessoa poder observar sua imagem ao olhar para a superfície de um lago se deve ao fenômeno de ___________________.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) interferência. b) difração. c) reflexão total. d) freqüência. e) refração. f) reflexão. A interferência em filmes finos seleciona cores; a difração permite contornar o muro; a altura sonora distingue frequências, e não intensidades.

Q02
Mecânica — Colisões e energia
Discursiva

02. Um corpo 1, de massa m1, parte do repouso de uma altura H e desliza sobre uma rampa até atingir outro corpo 2, de massa m2, que se encontra em repouso, conforme ilustrado na figura abaixo. Após a colisão, os dois corpos, unidos um ao outro, movem-se até atingir uma outra altura h.

Figura original da questão d2, UNIFAL/EFOA 2001.

Desprezando-se as dimensões dos corpos e efeitos de atrito de qualquer natureza, e denominando como g a aceleração gravitacional local, expresse, em termos das constantes citadas:

a) A velocidade do corpo 1 imediatamente antes da colisão.

b) A velocidade dos dois corpos imediatamente após a colisão.

c) A altura h atingida pelos corpos.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) Conservação da energia na descida: m₁gH = m₁v₁²/2, logo v₁ = √(2gH). b) Na colisão perfeitamente inelástica conserva-se a quantidade de movimento: v = [m₁/(m₁+m₂)]√(2gH). c) Na subida, v²/2 = gh; portanto h = H[m₁/(m₁+m₂)]². A energia mecânica não se conserva durante a colisão.

Q03
Mecânica — Empuxo e energia
Discursiva

03. Uma bola de borracha maciça de densidade ρb é mantida em repouso, submersa em água, à profundidade L, medida da superfície do líquido. Ao ser liberada, a bola, após mover-se dentro do líquido, saltará deste, atingindo uma altura máxima em relação à superfície. Considere a densidade da água como ρa e g como a aceleração gravitacional local, e despreze quaisquer atritos bem como o empuxo exercido pelo ar durante o movimento da bola. Considere, também, muito pequeno o diâmetro da bola quando comparado com L e com a altura máxima atingida por ela. Expresse, em termos das constantes citadas:

a) A velocidade com que a bola atingirá a superfície da água.

b) A altura máxima atingida pela bola em relação à superfície do líquido.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) Dentro da água, a aceleração é a = (ρa/ρb − 1)g. Partindo do repouso à profundidade L, v = √[2gL(ρa/ρb − 1)]. b) No ar a energia cinética converte-se em potencial: h = v²/(2g) = L(ρa/ρb − 1). Para emergir espontaneamente, é necessário ρb < ρa.

Q04
Eletricidade — Força magnética
Discursiva

04. Um circuito elétrico é constituído de uma pilha de força eletromotriz ε= 4 ,0V e resistência interna desprezível, dois resistores de resistência elétrica R = 2 0 Ω cada um e uma chave. Este conjunto encontra-se suspenso por uma mola de constante elástica k, inicialmente em equilíbrio estático.

Figura original da questão d4, UNIFAL/EFOA 2001.

Fio de

a) Calcule a corrente elétrica i1 no circuito caso a chave permaneça aberta.

b) Calcule a corrente elétrica i2 no circuito caso a chave permaneça fechada.

c) Ao aplicarmos, na região sombreada da figura acima, um campo magnético uniforme, de módulo B, perpendicular à folha de papel, qual será o sentido do campo magnético (para dentro ou para fora da folha) de modo a produzir uma distensão adicional Δx na mola? Justifique a sua resposta.

d) Expresse a distensão adicional Δx em termos de B, i, L e k.

Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

a) Com chave aberta, os dois resistores estão em série: Rtotal = 40 Ω e i₁ = 4,0/40 = 0,10 A. b) A chave fechada desvia o resistor da direita; Rtotal = 20 Ω e i₂ = 0,20 A. c) No fio inferior a corrente convencional vai da direita para a esquerda. Para a força magnética ser para baixo e alongar a mola, B deve entrar no plano da folha. d) Equilibrando a força adicional, kΔx = BiL, logo Δx = BiL/k.

Q05
Termologia — Máquinas térmicas
Discursiva

05. O diagrama PV abaixo ilustra o ciclo de uma máquina térmica, cuja substância trabalho, 1 mol de um gás considerado ideal, absorve 20.000 J da fonte quente.

Figura original da questão d5, UNIFAL/EFOA 2001.

Complete o quadro abaixo, calculando as grandezas termodinâmicas apresentadas, sabendo que a constante de Clapeyron é 8,31 J/(mol K).

GRANDEZACÁLCULO E RESULTADO
Trabalho líquido, em um ciclo (em Joules)
Quantidade de calor rejeitada pelo gás para a fonte fria, em um ciclo (em Joules)
Variação da energia interna do gás, em um ciclo (em Joules)
Rendimento da máquina, em um ciclo (em %)
Temperatura do gás no estado A (em Kelvin)
Resolução comentada · Método TEF (sem padrão oficial localizado)

O trabalho líquido é a área do ciclo: W = (1,5 × 10⁵ − 1,0 × 10⁵)(0,110 − 0,010) = 5000 J. O calor rejeitado é Qfria = 20000 − 5000 = 15000 J. Em um ciclo, ΔU = 0. O rendimento é 5000/20000 = 25%. No estado A, T = PA VA/(nR) = (1,5 × 10⁵ × 0,010)/8,31 ≈ 180,5 K.

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