Unimontes 2009.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Vestibular · Grupo 1 · Física · 15 questões.
Vestibular Unimontes 2009.2
Grupo 1
15 questões de Física
Grupo 1 disponível. Gabarito deduzido pelo Método TEF: o gabarito oficial não foi localizado nos arquivos fornecidos. A questão 33 não apresenta alternativa compatível com o resultado físico e fica disponível apenas para estudo.
Enunciados, alternativas e dados transcritos integralmente dos cadernos. As figuras mostram apenas diagramas e gráficos originais. As resoluções são do Método TEF; inconsistências documentais são indicadas sem modificar o texto da prova.
Fontes da transcrição
Grupo 1 · caderno 9 · UNIMONTES-2009.2_g1.pdf
Q31
Mecânica — Cinemática — Velocidade relativa
Uma das manobras mais perigosas para o motorista é a ultrapassagem numa via de mão dupla. Nela, um veículo ultrapassa outro, invadindo a faixa da esquerda (contramão de direção), e, após atingir uma distância segura do veículo ultrapassado, retorna à faixa da direita. Consideremos a seguinte situação: um automóvel A, deslocando-se a $108\ \mathrm{km/h}$, ultrapassa um caminhão, de $20\ \mathrm{m}$ de comprimento, que se desloca a $72\ \mathrm{km/h}$. No momento em que inicia a ultrapassagem, o automóvel A percebe que um segundo automóvel, automóvel B, a $255\ \mathrm{m}$ de distância, vem em sua direção, deslocando-se a $108\ \mathrm{km/h}$ (veja a figura). As intensidades de todas as velocidades são dadas em relação ao leito da rodovia. O automóvel A pretende ultrapassar o caminhão, distanciar-se dele $20\ \mathrm{m}$ e, em seguida, retornar imediatamente à faixa da direita.
Em relação à situação descrita, é CORRETO afirmar:
A)O automóvel A não conseguirá efetuar a ultrapassagem e deverá desistir da manobra.
B)No momento em que o automóvel A retornar à faixa da direita, estará a 25 m do automóvel B. Portanto, a ultrapassagem é possível.
C)No momento em que o automóvel A retornar à faixa da direita, estará a 50 m do automóvel B. Portanto, a ultrapassagem é possível e será efetuada de modo tranquilo.
D)No momento em que o automóvel A retornar à faixa da direita, estará a apenas 15 m do automóvel B. Portanto, a ultrapassagem é possível, mas é de alto risco.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q31
D
Resolução — Método TEF
Ideia central: Na ultrapassagem, importa a velocidade do automóvel A em relação ao caminhão e a aproximação entre os automóveis.
Passo 2. Nesse tempo A e B se aproximam $(30+30)\cdot4=240\ \mathrm{m}$. Restam $255-240=15\ \mathrm{m}$, distância muito pequena para a manobra.
Resposta: alternativa D.
Q32
Mecânica — Dinâmica — Força de contato
Uma força $\vec F$, de intensidade $24\ \mathrm{N}$, atua sobre o bloco A, que está em contato com o bloco B (veja a figura). Os dois blocos movem-se sobre a superfície, sem atrito. A força de contato (força com a qual o bloco A empurra o bloco B) é igual a
Ideia central: Os blocos têm a mesma aceleração, determinada pela força externa aplicada ao conjunto.
Passo 1. $a=\dfrac{24}{8+4}=2\ \mathrm{m/s^2}$.
Passo 2. A única força horizontal sobre B é a força de contato: $F_{AB}=m_Ba=4\cdot2=8{,}0\ \mathrm{N}$.
Resposta: alternativa B.
Q33
Mecânica — Lançamentos — Lançamento horizontal
Uma bola, lançada horizontalmente da plataforma A, segue rumo à plataforma B. As plataformas estão separadas por um fosso de largura D. A está a uma altura H em relação a B (veja a figura). No local, a aceleração da gravidade é $\vec g$. O menor valor do módulo $V_0$ da velocidade de lançamento da bola, para que atinja a plataforma B, é dado pela expressão
A)$V_0=D\sqrt{\dfrac{2H}{g}}$.
B)$V_0=H\sqrt{\dfrac{2D}{g}}$.
C)$V_0=D\sqrt{\dfrac{2g}{H}}$.
D)$V_0=H\sqrt{\dfrac{D}{2g}}$.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q33
Sem alternativa correta
Resolução — Método TEF
Ideia central: o tempo de queda depende da diferença de altura, e o alcance horizontal mínimo deve ser D.
Resultado físico: a expressão obtida não aparece entre as alternativas transcritas. A opção C apresenta um valor duas vezes maior que o mínimo. Não foi localizado o gabarito oficial dessa edição.
As alternativas foram preservadas como no PDF. Nenhuma coincide com o menor valor calculado. A ausência de alternativa válida é uma análise física do Método TEF; não há documento de anulação oficial nas fontes fornecidas.
Q34
Mecânica — Dinâmica circular — Força centrípeta
INSTRUÇÃO: Com base nas informações abaixo, responda às questões 34 e 35, considerando o enunciado a seguir.
Uma massa puntual $m=0{,}10\ \mathrm{kg}$ está presa a uma das extremidades de um barbante de $1{,}0\ \mathrm{m}$ de comprimento. A outra extremidade do barbante está presa a um pino que pode girar livremente (veja a figura). A massa m gira com velocidade de módulo $V=3{,}0\ \mathrm{m/s}$, descrevendo uma trajetória circular.
A intensidade da tensão no fio é
A)9,0 N.
B)0,3 N.
C)0,9 N.
D)10 N.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q34
C
Resolução — Método TEF
Ideia central: A tensão fornece a resultante centrípeta no movimento circular da massa.
Passo 1. $T=\dfrac{mV^2}{r}$.
Passo 2. Com $m=0{,}10\ \mathrm{kg}$, $V=3{,}0\ \mathrm{m/s}$ e $r=1{,}0\ \mathrm{m}$, $T=0{,}10\cdot9/1=0{,}9\ \mathrm{N}$.
Resposta: alternativa C.
Q35
Mecânica — Cinemática circular — Frequência de rotação
INSTRUÇÃO: Com base nas informações abaixo, responda às questões 34 e 35, considerando o enunciado a seguir.
Uma massa puntual $m=0{,}10\ \mathrm{kg}$ está presa a uma das extremidades de um barbante de $1{,}0\ \mathrm{m}$ de comprimento. A outra extremidade do barbante está presa a um pino que pode girar livremente (veja a figura). A massa m gira com velocidade de módulo $V=3{,}0\ \mathrm{m/s}$, descrevendo uma trajetória circular.
O número de revoluções por minuto executadas pela massa puntual m é, aproximadamente,
A)29.
B)20.
C)15.
D)27.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q35
A
Resolução — Método TEF
Ideia central: Uma volta percorre uma circunferência de comprimento $2\pi r$.
Passo 2. Convertendo para revoluções por minuto: $60f=90/\pi\approx28{,}6\ \mathrm{rpm}$, aproximadamente 29.
Resposta: alternativa A.
Q36
Mecânica — Quantidade de movimento — Centro de massa
Um vagão de trem de comprimento L possui, numa de suas extremidades, um canhão e uma grande quantidade de balas próximas a ele (veja a figura). O vagão está em repouso, mas pode deslocar-se livremente sobre um trilho plano e retilíneo. O canhão atira, para a direita, e as balas permanecem dentro do vagão depois de se chocarem contra a parede, do lado oposto ao do armamento.
Após lançar todas as balas, o canhão poderia deslocar-se, no máximo, de
A)L/2.
B)L/4.
C)L/3.
D)L.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q36
D
Resolução — Método TEF
Ideia central: Sem forças externas horizontais, o centro de massa do conjunto permanece em repouso.
Passo 1. Se a massa total das balas for $m_b$ e a massa do vagão com o canhão for $M$, o deslocamento do vagão tem módulo $d=\dfrac{m_b}{M+m_b}L$.
Passo 2. Para massas positivas, $d<L$, mas esse deslocamento pode aproximar-se de L quando a massa das balas é muito maior que M. L é o limite superior indicado nas alternativas.
Resposta: alternativa D.
Q37
Mecânica — Trabalho e energia — Rendimento de bomba
Uma bomba de 5,0 HP é usada para retirar água de um poço cuja profundidade é 18 metros, sendo g = $10{,}0\ \mathrm{m/s^2}$, 1 HP = 750 W e a densidade da água igual a $1000\ \mathrm{kg/m^3}$. Se, em 7 horas de operação, foram retirados 420.000 litros de água, o rendimento da bomba foi de
A)50%.
B)20%.
C)80%.
D)60%.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q37
C
Resolução — Método TEF
Ideia central: O rendimento compara a energia útil de elevação da água com a energia recebida pela bomba.
Passo 2. A energia de entrada é $E_e=(5\cdot750)(7\cdot3600)=9{,}45\cdot10^7\ \mathrm{J}$. Assim, $\eta=E_u/E_e=0{,}80=80\%$.
Resposta: alternativa C.
Q38
Termologia — Mudanças de estado — Evaporação
Mesmo em um dia quente e com a água aquecida (30 ºC, por exemplo), sentimos um pouco de frio ao sairmos de uma piscina. A sensação de frio também ocorre quando molhamos o corpo no chuveiro frio, antes de entrarmos na piscina. Entre as alternativas abaixo, assinale a única afirmativa que poderia explicar CORRETAMENTE os fatos citados a respeito da nossa sensação térmica quando em contato com a água.
A)A água sempre está a uma temperatura mais baixa que a do meio ambiente.
B)O calor específico da água é muito pequeno.
C)A água evapora-se da pele, removendo o calor do corpo.
D)A capacidade térmica da água é muito pequena.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q38
C
Resolução — Método TEF
Ideia central: A evaporação exige energia para a mudança de fase.
Passo 1. A água que permanece sobre a pele absorve calor do corpo para evaporar.
Passo 2. Essa retirada de energia resfria a superfície da pele, mesmo que a água da piscina não estivesse fria.
Resposta: alternativa C.
Q39
Ondulatória — Acústica — Ressonância
O som de determinada frequência, emitido por uma trombeta, é capaz de quebrar uma taça de vidro (veja a figura). A taça, antes de quebrar, oscila na mesma frequência do som emitido pelo instrumento musical. O fenômeno físico relacionado a esse evento é conhecido por
A)interferência.
B)ressonância.
C)difração.
D)refração.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q39
B
Resolução — Método TEF
Ideia central: O vidro possui frequências naturais de vibração.
Passo 1. O som próximo de uma dessas frequências transfere energia de forma eficiente para a taça.
Passo 2. A amplitude de vibração pode aumentar até a ruptura. Esse fenômeno é a ressonância.
Resposta: alternativa B.
Q40
Termologia — Dilatação térmica — Coeficiente linear
Uma barra metálica possui comprimento igual a 40,125 cm, a 20 ºC, e 40,148 cm, a 45,0 ºC. O valor do seu coeficiente de dilatação linear médio para esse intervalo de temperatura é, aproximadamente,
A)$2{,}3\times10^{-5}\ {}^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
B)$3{,}2\times10^{-5}\ {}^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
C)$1{,}3\times10^{-5}\ {}^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
D)$3{,}1\times10^{-5}\ {}^\circ\mathrm{C}^{-1}$.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q40
A
Resolução — Método TEF
Ideia central: Na dilatação linear, a variação do comprimento é proporcional ao comprimento inicial e à variação da temperatura.
Passo 2. O cálculo dá $\alpha\approx2{,}29\cdot10^{-5}\ {}^\circ\mathrm{C}^{-1}$, que se aproxima do valor da alternativa A.
Resposta: alternativa A.
Q41
Óptica — Visão — Miopia e presbiopia
Uma pessoa possui miopia, defeito de visão em que os raios luminosos que entram em cada olho, paralelamente ao eixo óptico, convergem para um foco aquém da retina. O portador de miopia possui dificuldade para enxergar objetos distantes dele. A correção dessa deficiência é feita com lentes divergentes. Após 40 anos de idade, como é comum ocorrer, essa pessoa apresentava um quadro de presbiopia, demonstrando, além da miopia, possuir dificuldades para enxergar objetos muito pequenos, não conseguindo, por exemplo, identificar letras e palavras em bulas de medicamentos. Sobre o estado da visão dessa pessoa, é CORRETO afirmar que
A)O uso dos óculos com lentes convergentes não interfere na dificuldade para enxergar objetos muito pequenos.
B)A correção da presbiopia pode ser feita apenas com o uso de lentes convergentes.
C)O uso dos óculos com lentes divergentes acentua a dificuldade para enxergar objetos muito pequenos.
D)A correção da presbiopia pode ser feita apenas com o uso de lentes divergentes.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q41
C
Resolução — Método TEF
Ideia central: A miopia desloca para antes da retina o foco de objetos distantes; a presbiopia reduz a capacidade de acomodação para perto.
Passo 1. A lente divergente corrige a miopia, mas aumenta a divergência dos raios provenientes de objetos próximos.
Passo 2. O olho precisa acomodar mais para focalizar esses objetos. Quando já há presbiopia, a lente divergente acentua a dificuldade de visão próxima descrita em C.
Resposta: alternativa C.
Gabarito deduzido pelo Método TEF. O enunciado distingue a correção da miopia da dificuldade adicional de acomodação para perto.
Q42
Ondulatória — Ondas em cordas — Velocidade de propagação
Num treinamento, para resgatar uma pessoa do fundo de um poço, um grupo de soldados precisou emendar duas cordas de comprimentos $L_1$ e $L_2$ e densidades lineares de massa $\lambda_1$ e $\lambda_2$, respectivamente (veja a figura). Após amarrar a corda na cintura, a pessoa sinaliza para que a puxem através de um puxão na corda, gerando um pulso de onda que será sentido, na outra extremidade, pelos soldados. Durante a subida, o processo é interrompido para que os soldados descansem e para que a pessoa busque uma posição mais confortável. Para retomar a subida, a pessoa sinaliza da mesma forma, dando um puxão na corda. Considerando $L_2=4L_1$, $\lambda_2=4\lambda_1$ e que a massa da corda é desprezível em relação à massa da pessoa, a razão entre as velocidades, $V_1/V_2$, com as quais os pulsos viajam pelas seções de comprimento $L_1$ e $L_2$ da corda, respectivamente, é igual a
Dado: $V=\sqrt{\dfrac{T}{\lambda}}$. T é a tensão na corda.
A)5.
B)3.
C)4.
D)2.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q42
D
Resolução — Método TEF
Ideia central: A tração é a mesma nas duas partes, pois a massa da corda é desprezível em relação à da pessoa.
Duas barras condutoras são unidas pelas extremidades, formando um ângulo reto. Uma terceira barra condutora é colocada em contado com as duas primeiras, a partir da extremidade que as une, no tempo t = 0, e, imediatamente, passa a se mover para a direita, com velocidade constante, de módulo 5,2 m/s (veja a figura). No local, existe um campo magnético constante e uniforme, apontando para fora da página, de módulo 0,350 Tesla. O módulo da força eletromotriz média, em torno do triângulo formado pelas barras, entre t = 0 e t = 3s, é igual a, aproximadamente,
A)45,8 Volts.
B)28,4 Volts.
C)26,8 Volts.
D)56,5 Volts.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q43
B
Resolução — Método TEF
Ideia central: A força eletromotriz média é o módulo da variação do fluxo magnético dividida pelo intervalo de tempo.
Passo 1. As barras fixas formam 90°. A uma distância $x=vt$ do vértice, a altura do triângulo é $2x$, logo sua área é $A=x^2$.
As linhas de campo elétrico em torno de um dipolo elétrico estão representadas na figura a seguir.
A seta que melhor representa o campo elétrico no ponto P é
A)
B)
C)
D)
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q44
A
Resolução — Método TEF
Ideia central: O campo elétrico é tangente às linhas de campo e aponta da carga positiva para a negativa.
Passo 1. No ponto P, situado no plano médio do dipolo, as componentes horizontais dos campos das duas cargas se anulam.
Passo 2. As componentes verticais se somam para baixo, da carga positiva superior para a negativa inferior. A seta vertical descendente representa esse campo.
Resposta: alternativa A.
Q45
Física moderna — Física nuclear — Meia-vida
O decaimento radiativo é a primeira evidência de que as leis que transformam o mundo subatômico são estatísticas. Um núcleo radiativo emite, espontaneamente, uma partícula e, nesse processo, transforma-se em outro nuclídeo (outro elemento químico). Numa amostra, não há como predizer se um determinado núcleo irá decair ou não. A cada segundo, todos eles têm uma chance em $2\times10^{17}$ de decair. Essas observações conduzem a um modelo para a taxa de decaimento radiativo R (desintegrações por segundo) ou para o número de núcleos radiativos na amostra N, que se traduzem nas expressões matemáticas
$R=R_0e^{-\lambda t}$ ou $N=N_0e^{-\lambda t}$
em que $\lambda$ é a constante de desintegração, $R=\lambda N$, $R_0$ e $N_0$ são a taxa inicial e o número inicial de núcleos na amostra, respectivamente.
Uma grandeza de especial interesse, definida a partir desse modelo, é a meia-vida $\tau$, definida como o tempo após o qual N e R são reduzidos à metade de seus valores iniciais. Substituindo $N=N_0/2$ na expressão acima, chega-se a
$\tau=\dfrac{\ln(2)}{\lambda}$
que relaciona a meia-vida com a constante de desintegração.
Com base nas informações acima, é CORRETO afirmar:
A)Se a taxa de desintegração inicial R0, para uma determinada amostra radiativa, reduz-se à metade em 10 dias, seu valor será igual a um oitavo de R0 em 15 dias.
B)Se metade do número inicial $N_0$ de núcleos radiativos de uma amostra sofre decaimento em 4 dias, em 8 dias todos os núcleos terão sofrido desintegração.
C)Se a taxa de desintegração inicial R0, para uma determinada amostra radiativa, reduz-se à metade em 10 dias, seu valor será igual a um oitavo de R0 em 20 dias.
D)Se metade do número inicial $N_0$ de núcleos radiativos de uma amostra sofre decaimento em 4 dias, em 8 dias haverá apenas um quarto da quantidade inicial $N_0$.
Gabarito deduzido pelo Método TEF · Grupo 1 · Q45
D
Resolução — Método TEF
Ideia central: Em intervalos iguais a uma meia-vida, a quantidade de núcleos remanescentes é reduzida à metade.
Passo 1. $N=N_0\left(\dfrac12\right)^{t/\tau}$.
Passo 2. Para $\tau=4$ dias e $t=8$ dias, decorreram duas meias-vidas: $N=N_0/4$. Para a amostra de meia-vida 10 dias, um oitavo só é atingido depois de 30 dias, não de 15 ou 20.
