Vestibular · Prova A · Manhã · Aplicação em 12/12/2020 · Física: Q19–Q24.
Dados da prova
Unifenas 2021.1 · Manhã · Prova A · Aplicação em 12/12/2020 · Física: Q19–Q24.
Enunciados e alternativas transcritos fielmente do caderno, inclusive grafia e eventuais inconsistências. Apenas figuras e gráficos são imagens; a tabela foi transcrita. Gabarito do mesmo turno conferido. O documento não identifica se é preliminar ou definitivo. Comentários e ressalvas editoriais aparecem fora do enunciado.
Q19
Mecânica — Impulso — Força média na colisão
Em uma colisão de carros um motorista sofreu traumatismo craniano. Este, por sua vez, não estava usando cinto de segurança, de modo que foi lançado contra o para-brisas do carro, que colidira com uma parede. O crânio do motorista foi lançado contra o para-brisas do carro e foi totalmente freado em aproximadamente um décimo de segundo.
Considerando que o veículo se movia a uma velocidade 72 km/h e que a massa do indivíduo em questão é de 80 kg, o valor da força média exercida pelo para-brisas do carro no seu crânio foi de
a)
1 200 N.
b)
1 600 N.
c)
1 800 N.
d)
12 000 N.
e)
16 000 N.
Gabarito fornecido · prova A.
E
Resolução comentada
Na idealização pretendida, a massa de 80 kg perde a velocidade inicial durante o contato.
$$v_0=\frac{72}{3{,}6}=20\ \mathrm{m/s}$$
$$|F_m|\Delta t=m|v_f-v_0|$$
$$|F_m|=\frac{80\cdot20}{0{,}10}$$
$$|F_m|=16\,000\ \mathrm N$$
Ressalva: a massa informada é a do indivíduo, não a do crânio. O resultado corresponde ao modelo global usado pelo caderno e não determina isoladamente uma força biomecânica na cabeça.
Alternativa E.
Q20
Eletricidade — Magnetismo — Espectrômetro de massas
A espectrometria de massas é uma técnica analítica física para detectar e identificar moléculas de interesse por meio da medição da sua massa e da caracterização de sua estrutura química. O princípio físico básico de um espectrômetro de massa consiste em criar íons de compostos orgânicos por um método adequado, separá-los de acordo com a sua relação massa/carga e, por fim detectá-los qualitativa e quantitativamente. O esquema ilustra as principais partes de um espectrômetro de massa.
Os íons gerados pela fonte passam por uma região de aceleração, onde existe um campo elétrico uniforme de módulo E1. Em seguida, adentram um seletor de velocidades, onde existem outros dois campos uniformes: um elétrico, de módulo E2, e um magnético, de módulo B1. Por fim, os íons, de determinada velocidade, entram em uma região onde existe mais um campo magnético uniforme, de módulo B2. Só atingem essa última região os íons que não sofrem desvio no seletor de velocidades. Nessa última região, os íons são desviados pela ação do campo magnético, descrevendo trajetórias circulares, até atingirem uma placa detectora, onde deixam marcas.
Suponha que íons de mesma massa são gerados pela fonte e chegam à região do campo B2. Nessa região, os íons de carga de módulo qK atingem a placa detectora no ponto K; os íons com carga de módulo qL atingem a placa detectora no ponto L.
A relação entre os módulos das cargas desses íons e a expressão do módulo 𝑣 de suas velocidades, para que descrevam as trajetórias mostradas na figura, é
a)
$q_K>q_L$ e $v=\dfrac{B_2}{E_1}$
b)
$q_K<q_L$ e $v=\dfrac{B_1}{E_2}$
c)
$q_K<q_L$ e $v=\dfrac{E_2}{B_1}$
d)
$q_K>q_L$ e $v=\dfrac{B_1}{E_2}$
e)
$q_K>q_L$ e $v=\dfrac{E_2}{B_1}$
Gabarito fornecido · prova A.
C
Resolução comentada
No seletor, os módulos das forças elétrica e magnética se igualam para o íon não desviado.
$$qE_2=qvB_1$$
$$v=\frac{E_2}{B_1}$$
Na região de análise:
$$qvB_2=\frac{mv^2}{r}$$
$$r=\frac{mv}{qB_2}$$
O raio da trajetória que chega a K é maior. Mantidos massa, velocidade e campo:
$$q_K<q_L$$
Alternativa C.
Q21
Mecânica — Oscilações — Dilatação do pêndulo
Galileu investigou as características de pêndulos e chegou à conclusão não só que eram isócronos, característica que, repete-se, só é válida em regime de pequenas oscilações, como também voltavam praticamente à altura a que tinham sido largados, o que hoje se admite como manifestação da conservação de energia, um conceito ainda não introduzido na época Disponível em: < http://historiadafisicauc.blogspot.com/2011/06/galileo-e-o-pendulo.html>. Acesso em: 15 de maio de 2020.
A respeito de um pêndulo simples, sabe-se que, para pequenos ângulos, o seu movimento é oscilatório do tipo harmônico simples. A fim de se aumentar o período de oscilação de um certo pêndulo simples, podemos
a)
aumentar a massa colocada na sua extremidade.
b)
diminuir a massa colocada na sua extremidade.
c)
diminuir a temperatura do ambiente.
d)
aumentar a temperatura do ambiente.
e)
diminuir a amplitude do movimento.
Gabarito fornecido · prova A.
D
Resolução comentada
Para pequenas oscilações:
$$T=2\pi\sqrt{\frac Lg}$$
A massa não aparece. Com g constante, aumentar o comprimento aumenta o período.
$$L=L_0(1+\alpha\Delta\theta)$$
Para um suporte com coeficiente de dilatação positivo, o aquecimento aumenta L e, portanto, T. Essa é a hipótese de material adotada pelo gabarito. Sem dilatação do suporte, a temperatura por si só não entra no modelo ideal.
Alternativa D.
Q22
Mecânica — Atrito — Contato do escalador
Escalada é o esporte ou a atividade de escalar paredes de rocha, especialmente com o auxílio de cordas e equipamentos especiais. O objetivo da atividade é atingir um ponto final ou um cume de uma face rochosa ou de uma estrutura. Isso é feito utilizando equipamentos específicos, dependentes da dificuldade da escalada. É um esporte com uma exigência física elevada que combina ginástica e agilidade com o trabalho mental para executar uma ascensão ou uma travessia. A figura mostra um praticante em repouso durante uma escalada.
Disponível em: https://www.trilhaseaventuras.com.br/wp-content/uploads/2011/03/escalada3.jpg. Acesso em 9 de abril de 2020
Suponha que, na situação ilustrada, o pé inferior da pessoa esteja exercendo sobre a parede rochosa uma força horizontal de valor igual a 400 N. O peso da pessoa e seu traje é de 800 N. Considere que a parede é perfeitamente vertical no ponto de contato do pé. O coeficiente de atrito estático entre o pé da pessoa e a parede vale 0,50.
Nessas condições, o valor da força atrito estático máxima entre o pé inferior do praticante de escala e a parede rochosa, em newtons, vale
a)
100.
b)
200.
c)
400.
d)
500.
e)
800.
Gabarito fornecido · prova A.
B
Resolução comentada
A parede é vertical e a normal é horizontal. Por ação e reação, seu módulo é o da força horizontal exercida pelo pé.
Esse é o máximo possível, não necessariamente o atrito efetivo na situação de repouso.
Alternativa B.
Q23
Física moderna — Quantização — Carga elétrica
Considere a charge abaixo:
Disponível em: https://www.otempo.com.br/charges/charge-o-tempo-13-03-2019-1.2148638 acesso em: 15 de maio de 2020.
A charge contextualiza um ramo da física moderna, a física quântica. Esta trabalha com a física das partículas subatômicas, as quais tem comportamentos quantizados, ao invés de contínuos, isto é, as grandezas, diferentemente da física clássica, não podem assumir quaisquer valores, assumem apenas certos valores discretos, ou seja, dão saltos – saltam de uma certa quantidade chamada de quantum.
A respeito das grandezas quantizadas e grandezas contínuas, é correto afirmar que, de acordo com a física clássica, a grandeza presente na natureza que é quantizada é a (o):
a)
carga elétrica.
b)
campo magnético.
c)
energia.
d)
massa.
e)
quantidade de movimento.
Gabarito fornecido · prova A.
A
Resolução comentada
Na eletrização de corpos por transferência de elétrons:
$$Q=ne$$
$$n\in\mathbb Z$$
A grandeza procurada é a carga elétrica. Ressalva: a referência à física clássica é imprecisa. A quantização da carga é um fato experimental empregado no estudo da eletrostática, não uma previsão da teoria clássica contínua.
Alternativa A.
Q24
Óptica — Espelhos — Projeção de imagem
Durante um experimento de óptica feito em uma aula, o professor pegou um espelho esférico e projetou a imagem de uma vela acesa na parede da sala.
Quais são as características da imagem projetada e qual é o tipo de espelho que o professor utilizou no experimento?
a)
Imagem real e direta; espelho utilizado: convexo.
b)
Imagem virtual e direta; espelho utilizado: côncavo.
c)
Imagem real e invertida; espelho utilizado: côncavo.
d)
Imagem virtual e direta; espelho utilizado: convexo.
e)
Imagem real e invertida; espelho utilizado: convexo.
Gabarito fornecido · prova A.
C
Resolução comentada
A projeção indica encontro efetivo dos raios refletidos: a imagem é real.
Para um objeto real diante de espelho esférico, essa situação exige espelho côncavo e objeto além do foco.