10 questões de Física · Dezembro de 2004; cabeçalho interno divergente.
Edição identificada pelo semestre de ingresso. Texto e alternativas adaptados para leitura digital; figuras e redação original disponíveis em cada questão. As respostas foram calculadas na revisão TEF. Ressalvas editoriais não representam anulação oficial.
Uma bola de 450 g, inicialmente em repouso, sai do pé de um jogador a 90 km/h. O contato dura 0,05 s. Admitindo força constante e desprezando outros impulsos, qual é a força aplicada?
$$v=90/3{,}6=25\,\mathrm{m/s}$$
$$F\Delta t=m\Delta v$$
$$F=\frac{0{,}45\cdot25}{0{,}05}=225\,\mathrm N$$
Alternativa correta: C.
Uma bola percorre 30 m com velocidade constante de 90 km/h até o gol, de largura 7,3 m. O goleiro sai do repouso no centro da linha do gol e precisa chegar junto à trave. Despreze reação e aceleração: qual velocidade constante mínima, aproximadamente, permitiria interceptar a bola?
$$t=\frac{30}{25}=1{,}2\,\mathrm s$$
$$d=7{,}3/2=3{,}65\,\mathrm m$$
$$v_g=\frac{3{,}65}{1{,}2}\approx3{,}04\,\mathrm{m/s}$$
A velocidade constante é uma idealização; com aceleração e tempo de reação seria preciso outro modelo.
Alternativa correta: D.
Uma emissora transmite em 1200 kHz. A velocidade das ondas eletromagnéticas no ar é 3 × 10⁸ m/s. Qual é o comprimento de onda? O nome fictício da emissora inclui FM, embora a frequência informada corresponda à faixa usual de AM.
$$f=1200\cdot10^3=1{,}2\cdot10^6\,\mathrm{Hz}$$
$$\lambda=\frac{c}{f}$$
$$\lambda=\frac{3\cdot10^8}{1{,}2\cdot10^6}=250\,\mathrm m$$
Alternativa correta: A.
Uma chapa metálica tem área de 200 cm² e espessura de 1 mm. Um aquecimento ΔT aumenta sua área em 8 cm². No modelo de dilatação linear no intervalo, avalie: I) aumento de área de 4%; II) com 2ΔT, aumento de 16 cm²; III) a espessura não varia; IV) o furo da chapa diminui. Quais estão corretas?
$$\frac{\Delta A}{A_0}=\frac8{200}=0{,}04=4\%$$
$$\Delta A(2\Delta T)=2\cdot8=16\,\mathrm{cm^2}$$
I e II são verdadeiras no modelo adotado. A espessura aumenta e o furo se expande. A referência a V numa alternativa é um erro tipográfico da fonte, sem impedir a seleção.
Alternativa correta: B.
Por que lagos de regiões frias podem congelar na superfície e conservar água líquida nas camadas inferiores?
A água tem densidade máxima próxima de 4 °C. Ao esfriar além desse ponto, a camada superficial fica menos densa e permanece acima.
O gelo também é menos denso e flutua; sua camada dificulta a perda de calor da água inferior. A preservação de água líquida depende das condições do lago e da duração do frio.
Alternativa correta: D.
Um transformador ideal deve alimentar aparelhos de 110 V a partir de uma rede de 220 V. Qual relação entre as espiras do primário ligado à rede e do secundário permite essa redução?
$$\frac{V_s}{V_p}=\frac{N_s}{N_p}$$
$$\frac{110}{220}=\frac{N_s}{N_p}=\frac12$$
$$N_p=2N_s$$
Alternativa correta: C.
Um íon de módulo de carga 1,6 × 10⁻⁵ C entra para cima numa região com campo magnético de 0,5 T saindo da página. Sua trajetória curva-se para a direita, com raio de 0,5 m, e sua velocidade é 2 × 10⁷ m/s. Determine sinal e massa usando os valores impressos no caderno.
A força para a direita corresponde à carga positiva.
$$qvB=\frac{mv^2}{r}$$
$$m=\frac{qBr}{v}$$
$$m=\frac{1{,}6\cdot10^{-5}\cdot0{,}5\cdot0{,}5}{2\cdot10^7}=2{,}0\cdot10^{-13}\,\mathrm{kg}$$
Os números são os da fonte, embora não correspondam à ordem de grandeza de um íon atômico usual.
Alternativa correta: A.
Durante um tufão, a diferença de pressão entre o interior e o exterior de um telhado é 984 Pa. O telhado tem dimensões de 15 m × 15 m. Qual é aproximadamente o módulo da força resultante dessa diferença de pressão?
$$A=15\cdot15=225\,\mathrm{m^2}$$
$$F=\Delta p\,A$$
$$F=984\cdot225=221400\,\mathrm N\approx221\,\mathrm{kN}$$
Alternativa correta: A.
A energia cinética de um veículo a 72 km/h equivale à energia potencial de uma queda de qual andar, aproximadamente, se cada andar mede 3 m? Use g = 10 m/s² e desconsidere a resistência do ar.
$$v=72/3{,}6=20\,\mathrm{m/s}$$
$$mgh=\frac{mv^2}{2}$$
$$h=\frac{20^2}{2\cdot10}=20\,\mathrm m$$
$$n=20/3\approx6{,}7$$
A altura equivale aproximadamente ao sétimo andar. Isso não determina a desaceleração nem a gravidade de uma colisão específica.
Alternativa correta: E.
Sobre reflexão interna total em fibras ópticas: I) exige uma lâmina metálica; II) só ocorre ao passar de índice menor para maior; III) sua condição limite decorre da lei de Snell, dos índices e do ângulo de incidência; IV) pode ser observada por quem está imerso em água, em ângulos adequados. Marque a sequência.
I é falsa: não se exige metal. II inverte a condição de índices.
$$n_1\sin i_c=n_2$$
$$\sin i_c=\frac{n_2}{n_1}\quad(n_1>n_2)$$
III e IV são verdadeiras. Acima do ângulo crítico não existe raio transmitido propagante no modelo da óptica geométrica.
Alternativa correta: B.