UFMT 2008 | 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF
Processo Seletivo 2008 · Caderno Amarelo
Questões de Física do Processo Seletivo 2008 — Caderno Amarelo (questões 52, 53, 56, 57, 58, 59, 61, 62, 63, 67 e 69), resolvidas e comentadas.
Q52
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e flutuação
A marinha brasileira alimenta o sonho de construir um submarino nuclear. As pesquisas realizadas levaram à construção de ultracentrífugas para enriquecimento de urânio a ser utilizado no reator do submarino nuclear. Esse projeto é realizado no Centro Tecnológico de Aramar, em Iperó, no interior do estado de São Paulo. O submarino nuclear também controla sua flutuação através de tanques de lastros os quais podem ser preenchidos com água ou ar. Quando submerso, para que flutue novamente, é necessário que a água contida em alguns de seus tanques seja substituída por ar. Nessas circunstâncias, o submarino nuclear passa a se movimentar de baixo para cima porque o empuxo
A)mantém-se constante ainda que a densidade do submarino aumente.
B)aumenta ainda que a densidade do submarino diminua.
C)aumenta ainda que a massa do submarino diminua.
D)mantém-se constante ainda que a densidade do submarino diminua.
E)diminui ainda que a densidade do submarino aumente.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
D
Resolução comentada
Totalmente submerso, o volume de água deslocado é o volume do próprio submarino, que não muda. Como $E=\rho_{\text{água}}\,V_{\text{sub}}\,g$, o empuxo permanece constante.
Ao trocar água por ar nos tanques de lastro, a massa diminui, e a densidade média do submarino diminui. O peso fica menor que o empuxo constante e o submarino sobe.
Alternativa correta: D
Q53
Física moderna — Física nuclear — Meia-vida
A humanidade convive diariamente com a radioatividade através de fontes naturais ou artificiais. Um determinado elemento radioativo natural tem tempo de meia-vida igual a 10 minutos. Após uma hora, 64 mg desse elemento terá massa de
A)0,64 g.
B)10 mg.
C)1 mg.
D)0,1 g.
E)6,4 mg.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
C
Resolução comentada
Uma hora são $60\,\text{min}$, isto é, $\dfrac{60}{10}=6$ meias-vidas.
As bombas atômicas lançadas sobre o Japão foram: Little Boy na cidade de Hiroshima, no dia 06 de agosto de 1945, e Fat Man, três dias após, na cidade de Nagasaki. Elas eram feitas de Urânio e de Plutônio, respectivamente. A captura de um nêutron pelo $^{238}_{92}\text{U}$ produz o $^{239}_{92}\text{U}$, elemento que não se fragmenta, mas sofre transformações radioativas espontâneas, emitindo duas partículas betas (elétrons). Então $^{239}_{92}\text{U}$ se transforma em
A)$^{237}_{94}\text{Pu}$.
B)$^{238}_{94}\text{Pu}$.
C)$^{239}_{92}\text{U}$.
D)$^{235}_{92}\text{U}$.
E)$^{239}_{94}\text{Pu}$.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
E
Resolução comentada
Em cada emissão $\beta^-$, o número atômico aumenta de 1 e o número de massa não muda.
Duas emissões: $Z=92+2=94$ (plutônio) e $A=239$. Logo, $^{239}_{92}\text{U}\rightarrow\,^{239}_{94}\text{Pu}+2\,\beta^-$.
Alternativa correta: E
Q57
Eletromagnetismo — Força magnética — Carga em campo magnético uniforme
Em uma região de alto vácuo, em que existe um campo magnético $B=4\times10^{-4}\,\text{T}$, são lançados um próton e um elétron com a mesma velocidade, perpendicularmente às linhas de campo magnético. A razão entre os raios do próton e do elétron é, aproximadamente:
Dados: carga do próton $=1{,}60\times10^{-19}\,\text{C}$; carga do elétron $=-1{,}60\times10^{-19}\,\text{C}$; massa do elétron $=9{,}11\times10^{-31}\,\text{kg}$; massa do próton $=1{,}67\times10^{-27}\,\text{kg}$.
A)$5{,}45\times10^{-4}$
B)$1{,}52\times10^{-57}$
C)$1{,}67\times10^{-27}$
D)$1{,}83\times10^{+3}$
E)$1{,}67\times10^{+27}$
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
D
Resolução comentada
A força magnética é a resultante centrípeta: $qvB=\dfrac{mv^2}{r}\Rightarrow r=\dfrac{mv}{|q|B}$.
Com $v$, $|q|$ e $B$ iguais, $\dfrac{r_p}{r_e}=\dfrac{m_p}{m_e}=\dfrac{1{,}67\times10^{-27}}{9{,}11\times10^{-31}}\approx1{,}83\times10^{3}$.
Alternativa correta: D
Q58
Óptica — Lentes — Imagem em lente convergente
Uma vela é colocada perpendicularmente ao eixo principal, em duas posições, 30 cm e depois 10 cm, de uma lente esférica delgada convergente de distância focal $|f|=20\,\text{cm}$. A imagem da vela nas duas posições, respectivamente, é:
A)Real, direita e maior que a vela; virtual, direita e maior que a vela.
B)Virtual, invertida e maior que a vela; real, direita e maior que a vela.
C)Virtual, direita e maior que a vela; real, invertida e menor que a vela.
D)Real, invertida e menor que a vela; virtual, direita e menor que a vela.
E)Real, invertida e maior que a vela; virtual, direita e maior que a vela.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
E
Resolução comentada
Com $p=30\,\text{cm}$ (entre $f$ e $2f$): $\dfrac1{p'}=\dfrac1{20}-\dfrac1{30}=\dfrac1{60}\Rightarrow p'=60\,\text{cm}>0$, imagem real; $A=-\dfrac{p'}{p}=-2$: invertida e maior.
Com $p=10\,\text{cm}$ (menor que $f$): $\dfrac1{p'}=\dfrac1{20}-\dfrac1{10}=-\dfrac1{20}\Rightarrow p'=-20\,\text{cm}$, imagem virtual; $A=+2$: direita e maior.
Alternativa correta: E
Q59
Termologia — Transmissão de calor — Condução, convecção e radiação
A coluna da esquerda apresenta processos de termotransferência e a da direita, fatos do cotidiano relacionados a esses processos. Numere a coluna da direita de acordo com a da esquerda.
1 - Condução 2 - Convecção 3 - Radiação
( ) O movimento do ar no interior das geladeiras. ( ) O cozinheiro queimou-se com a colher aquecida. ( ) Energia que recebemos do Sol. ( ) Ar condicionado deve ser instalado próximo ao teto.
Assinale a seqüência correta.
A)2, 1, 3, 1
B)1, 2, 3, 3
C)3, 1, 1, 2
D)1, 3, 2, 2
E)2, 1, 3, 2
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
E
Resolução comentada
Movimento do ar na geladeira: correntes de ar quente e frio, ou seja, convecção (2).
Colher aquecida queimando a mão: contato direto, condução (1).
Energia do Sol, que atravessa o vácuo: radiação (3).
Ar condicionado perto do teto: o ar frio, mais denso, desce e o quente sobe, convecção (2). Sequência: 2, 1, 3, 2.
Alternativa correta: E
Q61
Física moderna — Física quântica — Pesquisadores e fenômenos da Física moderna
A coluna da esquerda apresenta pesquisadores ligados à física do século XX e a da direita, fenômenos por eles estudados. Numere a coluna da direita de acordo com a da esquerda.
1 - Albert Einstein 2 - César Lattes 3 - Louis de Broglie 4 - Niels Bohr 5 - Werner Heisenberg
( ) Transição orbital por absorção ou emissão de fótons ( ) Efeito fotoelétrico ( ) Princípio da incerteza ( ) Caráter ondulatório da matéria ( ) Píon
Assinale a seqüência correta.
A)2, 4, 5, 3, 1
B)5, 4, 1, 2, 3
C)3, 1, 4, 5, 2
D)4, 1, 5, 3, 2
E)2, 5, 4, 1, 3
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
D
Resolução comentada
Transições entre órbitas com emissão ou absorção de fótons: Bohr (4).
Efeito fotoelétrico: Einstein (1). Princípio da incerteza: Heisenberg (5). Caráter ondulatório da matéria: de Broglie (3). Píon: Lattes (2).
Sequência: 4, 1, 5, 3, 2.
Alternativa correta: D
Q62
Física moderna — Relatividade — Relatividade restrita
Albert Einstein, em 1905, publicou o trabalho Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento. Este trabalho modificou a visão que o homem tinha sobre a simultaneidade de eventos, espaço, tempo. Com base na chamada Teoria da Relatividade Restrita, analise as afirmativas.
I - A velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores, independentemente de seu estado de movimento. II - A velocidade da luz é 300.000 km/s somente quando medida em relação ao éter. III - O comprimento de um objeto aumenta de acordo com o aumento de sua velocidade. IV - As leis da Física são as mesmas em todos os sistemas referenciais inerciais. V - O intervalo de tempo medido por observadores diferentes é uma invariante relativística.
Estão corretas as afirmativas
A)I e V, apenas.
B)II e IV, apenas.
C)I e IV, apenas.
D)I, II, III, IV e V.
E)II, III e V, apenas.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
C
Resolução comentada
I é verdadeira (segundo postulado) e IV é verdadeira (primeiro postulado).
II é falsa: não há éter, e $c$ é a mesma em qualquer referencial inercial. III é falsa: o comprimento na direção do movimento sofre contração. V é falsa: o intervalo de tempo depende do observador (dilatação do tempo).
Alternativa correta: C
Q63
Ondas — Acústica — Ultrassom
A ultra-sonografia, ou ecografia, é um método diagnóstico que aproveita o eco produzido pelo som para ver em tempo real as sombras produzidas pelas estruturas e órgãos do organismo. Os aparelhos de ultra-som em geral utilizam uma freqüência próxima de 1 MHz, emitindo por meio de uma fonte de cristal piezoelétrico que fica em contato com a pele e recebendo os ecos gerados, que são interpretados por computação gráfica. Sobre o ultra-som, assinale a afirmativa correta.
A)O efeito Doppler ocorre também com o ultra-som, mas não com o infra-som.
B)O ultra-som se propaga como uma onda mecânica transversal de freqüência acima de 20 kHz.
C)O ultra-som se propaga como uma onda mecânica longitudinal de freqüência abaixo de 20 kHz.
D)As cantoras líricas são famosas pelo timbre dos ultra-sons de freqüência maior que 10 MHz que emitem normalmente ao interpretarem uma ópera.
E)O eco é caracterizado pela diferença entre um som emitido e a sua reflexão.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
E
Resolução comentada
A) Falsa: o efeito Doppler ocorre com qualquer onda, inclusive o infrassom. B) Falsa: o som é onda longitudinal. C) Falsa: o ultrassom tem frequência acima de $20\,\text{kHz}$. D) Falsa: a voz humana é audível, na faixa de poucos kHz.
E) É a alternativa indicada pelo gabarito oficial: o eco é o som refletido que chega ao ouvinte, distinguindo-se do som emitido.
Alternativa correta: E
Ressalva: a redação da alternativa E é imprecisa (o eco é o som refletido percebido separadamente do original, com atraso de cerca de $0{,}1\,\text{s}$ ou mais), mas as demais são claramente falsas e o gabarito oficial é E.
Q67
Termologia — Termometria — Calor e temperatura
Cuiabá é conhecida como a Capital do calor. E como você pode perceber na previsão meteorológica abaixo, mesmo no inverno, os cuiabanos vivem sob altas temperaturas.
Data
Mínima (°C)
Máxima (°C)
Tempo
14 Ago (3.ª Feira)
19
35
Bruma Seca
15 Ago (4.ª Feira)
22
36
Bruma Seca
16 Ago (5.ª Feira)
24
37
Bruma Seca
Informação Meteorológica para Cuiabá — Instituto Nacional de Meteorologia, atualizada às 15:00 (tempo local) de 13 de agosto de 2007.
Imagine que você está parado em um semáforo na Avenida Fernando Correa da Costa. Um painel próximo mostra que são 15:01 h e que a temperatura é 38 °C. Como explicar na linguagem científica o que é sentir calor?
A)Calor e temperatura são, do ponto de vista cientifico, igualmente definidos. O ser humano sente calor porque a temperatura está relativamente alta em relação ao calor corporal.
B)O calor corporal é a medida cinética de movimentação das partículas que compõem o corpo. Em um ambiente com muito calor, o ser humano se sente cansado e afadigado e a temperatura corporal se eleva rapidamente fazendo com que haja perda de água na transpiração.
C)Dependendo do tempo de exposição ao sol, acionam-se mecanismos biofísicos de eliminação da temperatura.
D)Para que o corpo atinja o equilíbrio térmico com o ambiente, deverá haver transferência de calor do ambiente para o corpo. O ser humano possui meios de evitar a elevação da temperatura corporal, por exemplo, pela transpiração.
E)O calor sentido a essa hora é proveniente da exposição aos raios solares que transmitem temperatura ao corpo e acumula-se na atmosfera de Cuiabá, tornando-a famosa pelo calor.
Gabarito oficial — UFMT 2008 (Caderno Amarelo)
D
Resolução comentada
Calor é energia térmica em trânsito por diferença de temperatura; temperatura mede o grau de agitação das partículas. As alternativas A, B, C e E confundem os dois conceitos (“eliminação da temperatura”, “raios que transmitem temperatura”).
Com o ambiente a $38\,^\circ\text{C}$ e o corpo a cerca de $36\,^\circ\text{C}$, o calor flui do ambiente para o corpo até o equilíbrio térmico; a transpiração (evaporação) é um dos meios de o organismo dissipar energia. Alternativa D.
Alternativa correta: D
Q69
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho da força peso
Nos Jogos Pan-Americanos Rio 2007, na modalidade salto em altura, a brasileira Eliana Silva ficou em quinto lugar, saltando 1,84 m. A medalha de ouro foi obtida pela mexicana Maria Romary Rifka que saltou 1,95 m. Admitindo que o peso da atleta brasileira fosse 60 kgf, qual o trabalho adicional que ela teria que realizar para igualar a marca da mexicana?
O trabalho que a atleta realiza contra o peso é $W=P\,\Delta h=600\cdot0{,}11=66\,\text{J}$ (positivo; o trabalho do peso é que seria $-66\,\text{J}$).
Alternativa correta: B
Transcrição baseada no caderno oficial da UFMT — Processo Seletivo 2008, 1.ª fase, Caderno Amarelo. Foram selecionadas as questões de Física do bloco “Ciências da Natureza e Matemática”. Gabarito: oficial da UFMT.
