UFMT 2004 | 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Processo Seletivo 2004 · Caderno Amarelo

As 10 questões de Física da 1ª fase, questões 31 a 40 do Caderno Amarelo, resolvidas e comentadas.

Q31
Óptica — Cor dos corpos — Absorção e reflexão da luz
N1Objetiva

Na fotossíntese, substâncias pouco energéticas ($CO_2$ e $H_2O$) são transformadas em substâncias “ricas em energia” (como glicose), por meio da transformação da energia luminosa em energia química de ligação. A luz utilizada nesse processo é absorvida por uma série de pigmentos. Em relação à fotossíntese, pode-se afirmar:

A)Cada pigmento absorve determinados comprimentos de onda, mas tende a refleti-los igualmente em todo o espectro eletromagnético.
B)Durante a fotossíntese, a clorofila absorve totalmente luz verde e emite $CO_2$.
C)A clorofila, durante a fotossíntese, absorve luz predominantemente no comprimento de onda do violeta, azul e vermelho, refletindo no verde, sendo as folhas, por isso, verdes.
D)A clorofila necessita absorver o máximo de energia luminosa, por isso absorve luz em todos os comprimentos de onda com a mesma eficiência.
E)A clorofila, durante a fotossíntese, absorve luz com comprimento de onda na faixa do verde e emite $O_2$.

Gabarito calculado — UFMT 2004

C
Resolução

A cor observada de um objeto está relacionada principalmente às faixas de luz que ele reflete.

A clorofila absorve com maior intensidade luz nas regiões violeta/azul e vermelha do espectro visível e reflete mais a região verde. Por isso, as folhas apresentam coloração verde.

Logo, a resposta é a alternativa C.

Q32
Mecânica — Gravitação — Configuração Terra–Marte e oposição planetária
N2Objetiva

Considere dois observadores, um na Terra e outro no planeta Marte. O observador na Terra vê, à meia-noite, o planeta Marte no ponto mais alto no céu, sobre sua cabeça. À meia-noite, no planeta Marte, o observador de lá

A)vê a Terra no ponto mais alto sobre sua cabeça.
B)não vê a Terra.
C)vê a Terra entre Vênus e Júpiter.
D)vê a Terra em conjunção com Mercúrio e o Sol.
E)verifica que a luz do Sol refletida pela Terra é imperceptível devido à grande distância.

Gabarito calculado — UFMT 2004

B
Resolução

Se Marte está no ponto mais alto do céu terrestre à meia-noite, ele está aproximadamente na direção oposta à do Sol: é a configuração de oposição de Marte vista da Terra.

Nessa geometria, Sol, Terra e Marte ficam aproximadamente alinhados, com a Terra entre o Sol e Marte. Para um observador em Marte, a Terra aparece próxima da direção do Sol.

À meia-noite marciana, a direção do Sol está abaixo do horizonte; portanto, a Terra também não é visível nesse instante.

Logo, a resposta é a alternativa B.

Q33
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Transmissão de sinais entre espiras
N2Objetiva

É possível transmitir informações (sinais de rádio, TV, celular etc.) entre duas espiras situadas a uma certa distância uma da outra. A explicação desse fenômeno é formulada

A)pelas leis de Faraday e Coulomb, combinadas, pois a transmissão de sinais dá-se por meio de ondas eletromagnéticas.
B)pela lei de Faraday, pois trata-se de um fenômeno magnetostático.
C)pela lei de Ampère, pois trata-se de um fenômeno de magnetização.
D)pela lei de Coulomb, pois trata-se de um fenômeno eletrostático.
E)pelas leis de Faraday e Ampère, combinadas, pois trata-se de um fenômeno que envolve tanto a geração de campos por correntes elétricas como a geração de correntes por campos eletromagnéticos.

Gabarito calculado — UFMT 2004

E
Resolução

Uma corrente variável em uma espira produz um campo magnético variável. Esse campo pode alterar o fluxo magnético através de outra espira.

Pela lei de Faraday, a variação do fluxo magnético induz uma força eletromotriz e, em circuito fechado, uma corrente. A lei de Ampère relaciona correntes elétricas à produção de campo magnético.

No nível de descrição proposto pela questão, a combinação indicada é Faraday + Ampère. Portanto, a resposta é a alternativa E.

Q34
Termologia — Teoria cinética dos gases — Interpretação microscópica das variáveis macroscópicas
N1Objetiva

No final do Séc. XIX, Ludwig Boltzmann demonstrou que é possível descrever teoricamente o comportamento de variáveis termodinâmicas macroscópicas, tais como a pressão e a temperatura, admitindo que os gases são constituídos por “pequenas partículas” que se movem com uma certa velocidade se chocando umas contra as outras e contra as paredes do recipiente que os contém. Até então, não haviam sido formulados os modelos contemporâneos de átomos e moléculas. Lênin manifestou sua concordância com a teoria dos gases de Boltzmann, classificando-a como “essencialmente materialista”. A teoria de Boltzmann é coerente com o materialismo marxista-leninista, pois

A)procura demonstrar que o mundo macroscópico pode ser entendido através de propriedades microscópicas objetivas, que podem ser mensuradas sem a necessidade de explicações metafísicas.
B)Marx já havia incorporado a sua obra a suposição de que os materiais são constituídos por moléculas.
C)as máquinas térmicas idealizadas por Boltzmann poderiam ser utilizadas pelo proletariado russo como forma de fortalecer o segmento da economia a que eles pertenciam.
D)todas as teorias da Física têm bases materialistas-marxistas.
E)procura demonstrar que, da mesma forma que um gás é contido num recipiente, o Estado pode exercer forte controle sobre a população.

Gabarito calculado — UFMT 2004

A
Resolução

O núcleo físico do enunciado é a teoria cinética: propriedades macroscópicas, como pressão e temperatura, são explicadas a partir do comportamento microscópico das partículas do gás.

Entre as alternativas, somente a alternativa A traduz essa relação entre propriedades observáveis do sistema e uma descrição microscópica objetiva. As demais introduzem afirmações que não decorrem da teoria apresentada.

Logo, a resposta é a alternativa A.

Q35
Termologia — Termodinâmica — Ciclo termodinâmico no diagrama $p\times V$
N2Objetiva

No gráfico abaixo, é mostrado um ciclo no diagrama $p\times V$ correspondente a $2\text{ mol}$ de um gás ideal. Com base nas informações contidas no gráfico, assinale a afirmativa correta.

Figura original da questão 35 da UFMT 2004
A)O trabalho realizado pelo gás no ciclo é nulo.
B)Do ponto B para o C, o gás é comprimido isotermicamente.
C)Não há troca de calor do ponto D para o A.
D)A variação da energia interna do gás no ciclo é nula.
E)Nos pontos A, B, C e D, a temperatura do gás corresponde a quatro valores diferentes.

Gabarito calculado — UFMT 2004

D
Resolução

Em um ciclo completo, o gás retorna ao estado inicial. Como a energia interna é função de estado, sua variação total no ciclo é nula: $\Delta U_{ciclo}=0$.

O trabalho do ciclo não é nulo, pois corresponde à área interna do retângulo no diagrama $p\times V$.

Além disso, em B → C o volume permanece constante, portanto não se trata de compressão isotérmica.

Logo, a resposta é a alternativa D.

Q36
Mecânica — Gravitação — Pêndulo simples e determinação da massa planetária
N2Objetiva

Um astronauta, cuja nave está pousada num planeta distante, deve voltar à Terra. Entretanto, a nave possui pouco combustível. Para voltar, necessita conhecer a massa do planeta para saber se a nave terá empuxo suficiente a fim de vencer a força gravitacional e retornar. Para determinar a massa do planeta, usou um pêndulo simples de $1\text{ m}$ de comprimento e verificou que o período de oscilação era $2\text{ s}$. A massa do planeta, aproximadamente, é

A)$6{,}0\times10^{24}\text{ kg}$.
B)$2{,}3\times10^{24}\text{ kg}$.
C)$5{,}5\times10^{24}\text{ kg}$.
D)$4{,}2\times10^{24}\text{ kg}$.
E)$7{,}2\times10^{24}\text{ kg}$.

Admita: $R=4{,}0\times10^6\text{ m}$, $G=6{,}7\times10^{-11}\text{ m}^3\text{s}^{-2}\text{kg}^{-1}$ e $\pi=3{,}1$.

Gabarito calculado — UFMT 2004

B
Resolução

Para um pêndulo simples, $T=2\pi\sqrt{L/g}$. Com $T=2\text{ s}$ e $L=1\text{ m}$, resulta $g=\dfrac{4\pi^2L}{T^2}=\pi^2\approx9{,}61\text{ m/s}^2$.

Na superfície do planeta, $g=\dfrac{GM}{R^2}$. Portanto, $M=\dfrac{gR^2}{G}$.

Substituindo os dados: $M\approx\dfrac{9{,}61(4{,}0\times10^6)^2}{6{,}7\times10^{-11}}\approx2{,}3\times10^{24}\text{ kg}$.

Logo, a resposta é a alternativa B.

Q37
Física moderna — Interações fundamentais — Natureza eletromagnética das reações químicas
N1Objetiva

Na Física Contemporânea, todos os fenômenos podem ser descritos pelas quatro Forças Naturais: a gravitacional, a eletromagnética, a nuclear forte e a nuclear fraca. Assim sendo, uma reação química é uma manifestação

A)da força gravitacional.
B)da força nuclear forte.
C)da força eletromagnética.
D)da força nuclear fraca.
E)de uma combinação das forças gravitacional e eletromagnética.

Gabarito calculado — UFMT 2004

C
Resolução

As ligações químicas e as interações entre elétrons e núcleos atômicos são governadas pela interação eletromagnética.

As forças nucleares forte e fraca atuam nos processos nucleares, enquanto a gravitação é desprezível na escala atômica quando comparada à interação eletromagnética.

Logo, a resposta é a alternativa C.

Q38
Física moderna — Física nuclear — Alcance de partículas alfa por ionização do ar
N3Objetiva

O potencial de ionização de uma molécula é definido como a quantidade de energia necessária para se arrancar um elétron de uma molécula. Por meio do conhecimento do valor dessa grandeza física, é possível estimar o alcance das partículas alfa no ar. Supondo que a trajetória das partículas alfa seja retilínea e que a perda de energia se dê pela ionização das moléculas presentes no ar, o valor mais próximo do alcance da partícula alfa no ar é

A)$1\text{ cm}$.
B)$1\text{ micrômetro}$.
C)$100\text{ m}$.
D)$1\text{ m}$.
E)$10\text{ m}$.

Admita: energia da partícula alfa $\approx10^7\text{ eV}$; potencial de ionização $\approx10\text{ eV}$; massa molecular do ar $\approx30\text{ u}$; densidade do ar $\approx10^{-3}\text{ g/cm}^3$.

Gabarito calculado — UFMT 2004

A
Resolução

A partícula pode produzir, em ordem de grandeza, $N=\dfrac{10^7}{10}=10^6$ ionizações.

Uma molécula do ar tem massa aproximada $m\approx30\cdot1{,}66\times10^{-24}\text{ g}\approx5\times10^{-23}\text{ g}$. Assim, a densidade numérica é $n\approx\dfrac{10^{-3}}{5\times10^{-23}}\approx2\times10^{19}\text{ moléculas/cm}^3$.

A distância média entre moléculas é da ordem de $d\approx n^{-1/3}\approx4\times10^{-7}\text{ cm}$. Percorrendo uma ordem de $10^6$ espaçamentos, obtém-se alcance da ordem de $4\times10^{-1}\text{ cm}$.

O valor fornecido mais próximo, em ordem de grandeza, é $1\text{ cm}$. Portanto, a resposta é a alternativa A.

Q39
Mecânica — Trabalho e energia — Potência média a partir do gráfico $v\times t$
N2Objetiva

O gráfico abaixo mostra como está variando a velocidade com o tempo de movimento de um móvel de $500\text{ kg}$ de massa. Qual o valor aproximado da potência desenvolvida entre as velocidades indicadas no gráfico em cavalos-vapor ($\text{cv}$)?

Figura original da questão 39 da UFMT 2004
A)$15{,}3$
B)$20{,}3$
C)$5{,}50$
D)$25{,}1$
E)$11{,}9$

Admita: $1\text{ cv}=735\text{ W}$.

Gabarito calculado — UFMT 2004

E
Resolução

Entre $t=5\text{ s}$ e $t=10\text{ s}$, a velocidade aumenta de $15\text{ m/s}$ para $20\text{ m/s}$.

A variação da energia cinética é $\Delta E_c=\dfrac{m}{2}(v_f^2-v_i^2)=\dfrac{500}{2}(20^2-15^2)=43750\text{ J}$.

Como $\Delta t=5\text{ s}$, a potência média é $P=\dfrac{43750}{5}=8750\text{ W}$.

Convertendo: $P\approx\dfrac{8750}{735}\approx11{,}9\text{ cv}$. Logo, a resposta é a alternativa E.

Q40
Eletricidade — Eletrodinâmica — Instrumentos de medida: leitura de voltímetro analógico
N1Objetiva

O voltímetro da figura, constituído por um indicador analógico e uma chave de mudança de escala, está sendo utilizado para medir a diferença de potencial de uma bateria. Com base nas informações da figura, pode-se dizer que a bateria possui

Figura original da questão 40 da UFMT 2004
A)$6{,}0\text{ V}$.
B)$15\text{ V}$.
C)$2{,}5\text{ V}$.
D)$1{,}5\text{ V}$.
E)$9{,}0\text{ V}$.

Gabarito calculado — UFMT 2004

D
Resolução

O ponteiro está na marca $6$ de uma escala graduada de $0$ a $10$.

A chave seletora está posicionada na escala de fundo $2{,}5\text{ V}$. Portanto, a leitura é proporcional: $V=\dfrac{6}{10}\cdot2{,}5=1{,}5\text{ V}$.

Logo, a resposta é a alternativa D.

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