Vestibular 2002.2 · Física · 15 questões.
16. Um gás ideal passa pelo processo cíclico ilustrado no gráfico abaixo de pressão (P) versus volume (V).
Calculando o calor líquido absorvido no ciclo, tem-se:
No ciclo completo, ΔU = 0, portanto o calor líquido absorvido é igual ao trabalho líquido. O ciclo é horário e sua área vale (P₂ − P₁)(V₂ − V₁).
17. Dois corpos de mesma massa (M), mas de materiais diferentes, deslocam-se com velocidade constante sobre uma superfície plana horizontal, puxados por um caminhão, como ilustrado na figura abaixo.
Dado que os coeficientes de atrito cinético entre a superfície e cada um dos blocos são, respectivamente, μ1 e μ2, e que o valor da aceleração da gravidade no local é g, o valor da força aplicada pelo caminhão, considerando as massas dos cabos desprezíveis, é:
A velocidade é constante, logo a força do caminhão equilibra os dois atritos: F = μ₁Mg + μ₂Mg = (μ₁ + μ₂)Mg.
18. Um mecanismo faz com que um ímã, num movimento lento de vai-e-vem, aproxime-se e se afaste de uma bobina cujos terminais encontram-se ligados a um galvanômetro (G), conforme ilustrado na figura abaixo.
Podemos afirmar que a agulha do galvanômetro:
Ao aproximar e afastar o ímã, o fluxo varia com sinais opostos. A corrente induzida inverte periodicamente o sentido e a agulha desvia para os dois lados.
19. Uma bola de tênis de massa m cai verticalmente da mão de um jogador sobre uma superfície horizontal. Ao atingir o solo com uma velocidade igual a v, ela permanece em contacto com o mesmo por um tempo Δt. Após quicar, a bola sai com a velocidade de mesmo módulo que tinha antes da colisão. Podemos afirmar que o módulo do impulso (I) e o da força média (F) que agem sobre a bola durante o impacto são, respectivamente:
A quantidade de movimento muda de −mv para +mv. O impulso resultante tem módulo 2mv e a força média resultante tem módulo 2mv/Δt.
20. Uma placa de madeira e uma outra de metal estão a uma mesma temperatura. Ao colocarmos uma de nossas mãos sobre a placa de madeira, e a outra mão sobre o metal, temos a sensação de que a placa de metal parece estar mais fria que a placa de madeira porque:
O metal conduz calor da mão mais rapidamente que a madeira. Essa maior condutividade térmica explica a sensação, sem exigir diferença de temperatura entre as placas.
21. Duas lentes iguais são fabricadas com um material cujo índice de refração é nL = 1,5. Para testar suas propriedades ópticas, uma delas é colocada em um recipiente contendo um meio A (índice de refração nA = 1,5). A outra lente é colocada em um recipiente contendo um meio B (índice de refração nB = 1,7), conforme figura abaixo. Faz-se incidir, então, na lente dentro de cada um dos recipientes um feixe de luz monocromática (de um mesmo comprimento de onda).
Com base nesse experimento, podemos afirmar que:
No meio A, nL = nA, não há desvio nas interfaces e a peça perde a ação de lente. No meio B, nL < nB; a lente biconvexa passa a ser divergente.
22. Um gás encontra-se em um cilindro hermeticamente fechado por um êmbolo de massa desprezível, que pode deslizar livremente sem nenhum tipo de atrito, e que tem área A. O êmbolo encontra-se pendurado em uma mola cuja constante elástica é k. A figura abaixo representa esse sistema.
Quando a pressão do gás no interior do cilindro é P1, o sistema encontra-se em equilíbrio. Reduzindo a pressão no interior do cilindro para um valor P2, e permitindo que o sistema alcance novamente o equilíbrio, podemos afirmar que a mola será:
Reduzir a pressão interna reduz a força que empurra o êmbolo para cima. Ele desce e alonga a mola. A variação da força é (P₁ − P₂)A = kΔx; logo Δx = (P₁ − P₂)A/k.
23. Um relojoeiro conserta um relógio de pêndulo que está adiantando. Para deixar o relógio trabalhando com exatidão, assumindo que o mesmo funciona como um oscilador harmônico simples, o procedimento CORRETO é:
O relógio adianta porque seu período é pequeno. Como T = 2π√(L/g), deve-se aumentar L para aumentar o período.
24. O gráfico abaixo representa uma onda se propagando com velocidade igual a 10 m/s.
A freqüência da onda em Hertz será:
Entre x = 10 m e x = 15 m há meia oscilação espacial. Logo λ/2 = 5 m, λ = 10 m e f = v/λ = 1,0 Hz.
25. A figura abaixo mostra um circuito elétrico composto por uma lâmpada (L), um resistor (R) e uma bateria (B). Quando a diferença de potencial entre os terminais da bateria for de 220 V, a corrente no circuito será de 2,0 A.
Para que a lâmpada dissipe uma potência de 100 W, o valor da resistência (em Ohms) R será:
A potência total é 220 × 2 = 440 W. A lâmpada dissipa 100 W, restando 340 W no resistor. Como PR = Ri², R = 340/4 = 85 Ω.
26. Um projétil é lançado acima da horizontal com um ângulo menor que 90°. Tendo como referência a base de lançamento do projétil, podemos afirmar que, no ponto mais alto da trajetória:
No topo, a componente vertical da velocidade é zero, mas a horizontal permanece. A energia cinética é mínima e não nula, e a potencial gravitacional é máxima.
27. O funcionamento de uma fibra óptica baseia-se no fenômeno da reflexão total da luz. Um raio de luz monocromática se propaga no interior de uma fibra óptica (índice de refração nF = 2,0) que se encontra imersa no ar (índice de refração nar = 1). O ângulo limite que impede a luz de escapar da fibra é:
No ângulo limite, sen L = nar/nF = 1/2, portanto L = 30°.
28. Um litro de água a 20oC é colocado dentro de um recipiente termicamente isolado e provido de uma resistência elétrica em seu interior. A temperatura da água pode ser elevada ao ligarmos a resistência, que fornece uma potência de 200 W. Sabendo que o calor específico e a densidade da água são, respectivamente, 4200J/kg·oC e 1kg/l, o tempo necessário para a água atingir a temperatura de 100oC é: (Suponha que a potência fornecida pela resistência seja totalmente utilizada para o aquecimento da água.)
A massa é 1 kg e a variação de temperatura é 80 °C. Q = mcΔT = 336000 J. O tempo é Q/P = 1680 s = 28 min.
29. Um veículo move-se em linha reta em uma superfície horizontal e a variação de sua posição (x) em função do tempo (t) está representada pelo gráfico abaixo.
Observando o gráfico, uma pessoa fez as seguintes afirmativas:
I – O movimento é acelerado entre os instantes t6 e t7. II – O movimento é acelerado entre os instantes t3 e t4. III – O movimento é retardado entre os instantes t2 e t3. IV – O veículo move-se com velocidade constante entre os instantes t0 e t1.
Com relação às afirmativas feitas pela pessoa e diante do representado no gráfico, pode-se dizer que:
A inclinação do gráfico x(t) fornece a velocidade. De t₃ a t₄, a inclinação cresce: movimento acelerado. De t₀ a t₁, a reta indica velocidade constante. De t₂ a t₃ e de t₆ a t₇, x é constante: repouso. São verdadeiras II e IV.
30. Três capacitores (de capacitâncias C1 = 2,0 μF, C2 = 4,0 μF e C3 = 6,0 μF) estão ligados a uma bateria (B), conforme representado na figura abaixo.
A bateria estabelece uma diferença de potencial de 20V entre seus terminais. A carga total acumulada nos capacitores será:
C₁ e C₂ estão em paralelo: C₁₂ = 2 + 4 = 6 μF. Esse conjunto está em série com C₃ = 6 μF, dando Ceq = 3 μF. A carga fornecida pela bateria é Q = CeqV = 60 μC = 6,0 × 10⁻⁵ C. Essa é a carga equivalente pedida pelo gabarito. A soma dos módulos em cada capacitor individual seria 120 μC.