Prova UNIVAG 2019/1 — Física com Gabarito e Resolução

Q47

Mecanica — Cinematica — Movimento por trechos

Em um prédio, para chegar ao 16o andar, a partir do térreo, uma pessoa embarca no elevador com a porta já aberta e digita o andar desejado. Considere as seguintes informações: • a altura que o elevador atingirá é de 48 m; • o processo de abertura ou de fechamento da porta leva 3 s; • a aceleração ou a frenagem do elevador ocorre com aceleração constante de módulo 0,25 m/s² ; • quando atingida a velocidade de 1 m/s, o movimento do elevador segue em regime uniforme. O tempo necessário, a partir do momento em que o elevador inicia o fechamento da porta no andar térreo até o momento em que ele conclui a abertura da porta, para o desembarque no 16o andar, é de

(A)46 s.

(B)58 s.

(D)36 s.

(E)76 s.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(B)

Resolução comentada

O elevador acelera de zero até 1 m/s. O tempo dessa etapa é:

\[t_a=\frac{1}{0{,}25}=4\ \text{s}\]

A distância percorrida na aceleração é:

\[s_a=\frac12at_a^2=\frac12\cdot0{,}25\cdot4^2=2\ \text{m}\]

A frenagem tem o mesmo módulo de aceleração, por isso também dura 4 s e ocupa 2 m.

A distância percorrida com velocidade constante é:

\[s_u=48-2-2=44\ \text{m}\]

O tempo em movimento uniforme é:

\[t_u=\frac{44}{1}=44\ \text{s}\]

Somamos aceleração, movimento uniforme, frenagem, fechamento inicial e abertura final da porta:

\[t_{total}=4+44+4+3+3=58\ \text{s}\]

Q48

Mecanica — Estatica — Atrito estatico

O sistema representado mantém-se em equilíbrio estático com a ajuda do atrito.

Sabendo que o bloco pendurado tem peso igual a 20 N e que a componente tangencial da força peso do bloco sobre o plano inclinado vale 50 N, pode-se afirmar que a força de atrito atua no sentido

Bloco no plano inclinado ligado por corda e polia a bloco suspenso; X no alto do plano e Y na parte baixa.

(A)de Y para X e tem intensidade igual a 30 N.

(B)de X para Y e tem intensidade igual a 30 N.

(C)de Y para X e tem intensidade igual a 10 N.

(D)de X para Y e tem intensidade igual a 20 N.

(E)de Y para X e tem intensidade igual a 20 N.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(A)

Resolução comentada

O bloco pendurado está em equilíbrio. Com corda e polia ideais, a tração é igual ao seu peso:

\[T=20\ \text{N}\]

No bloco sobre o plano, a componente do peso é de 50 N para baixo, de X para Y. A tração atua para cima, de Y para X.

Sem atrito, o bloco tenderia a descer. O atrito estático atua para cima e completa o equilíbrio:

\[T+f=50\]

\[f=50-20=30\ \text{N}\]

A força de atrito tem sentido de Y para X e módulo de 30 N.

Q49

Eletricidade — Eletrodinamica — Potencia e energia

Um forno elétrico de 1 000 W possui um temporizador que permite a determinação do tempo de funcionamento do aparelho, em minutos.

Se ao invés de minutos as mesmas marcações do temporizador registrassem a energia envolvida no processo de aquecimento, sua configuração seria:

Temporizador do forno com marcações de 20, 40 e 60 minutos, além da posição desligado.

(A)

Alternativa A da questão 49, reproduzida do caderno

(B)

Alternativa B da questão 49, reproduzida do caderno

(C)

Alternativa C da questão 49, reproduzida do caderno

(D)

Alternativa D da questão 49, reproduzida do caderno

(E)

Alternativa E da questão 49, reproduzida do caderno

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(E)

Resolução comentada

A potência do forno é constante. A energia consumida em um intervalo de funcionamento é:

\[E=P\Delta t\]

Para a marcação de 20 minutos, convertendo o tempo para segundos:

\[E_{20}=1000\cdot(20\cdot60)=1{,}2\cdot10^6\ \text{J}\]

Para 40 minutos:

\[E_{40}=1000\cdot(40\cdot60)=2{,}4\cdot10^6\ \text{J}\]

Para 60 minutos:

\[E_{60}=1000\cdot(60\cdot60)=3{,}6\cdot10^6\ \text{J}\]

O mostrador deve apresentar essas energias nas posições correspondentes aos três tempos.

Q50

Termologia — Calorimetria — Aquecimento em escoamento

O fluxo de água despejada por uma torneira elétrica é de 50 mL por segundo. Um resistor ôhmico transforma a energia elétrica em calor, que é completamente transferido para a água, fazendo com que sua temperatura aumente de 25 ºC para 35 ºC quando sai da torneira. Sabe-se que a densidade da água é 1 g/mL e que seu calor específico é 1 cal/(g · ºC). Se a vazão da água nessa torneira for reduzida à quinta parte, a água que vem pelo cano, inicialmente a 25 ºC, deverá sair da torneira sob a temperatura de

(A)5 ºC.

(B)25 ºC.

(D)100 ºC.

(E)75 ºC.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(E)

Resolução comentada

Antes da redução de vazão, a água sofre uma elevação de temperatura de:

\[\Delta T_1=35-25=10\ ^\circ\text{C}\]

Toda a potência do resistor é transferida à água. Em regime estacionário:

\[P=\dot m c\Delta T\]

Mantendo a mesma potência e o mesmo calor específico:

\[\dot m_1\Delta T_1=\dot m_2\Delta T_2\]

A vazão é reduzida à quinta parte:

\[\dot m_2=\frac{\dot m_1}{5}\]

Assim, a elevação de temperatura fica cinco vezes maior:

\[\Delta T_2=5\cdot10=50\ ^\circ\text{C}\]

Somando essa variação à temperatura de entrada:

\[T_{saida}=25+50=75\ ^\circ\text{C}\]

Q51

Termologia — Gases ideais — Lei de boyle

Um gás ideal aprisionado em uma bolsa plástica flexível ocupa volume de 30 L na superfície do mar. Em uma ação rápida, a bolsa contendo o gás é mergulhada até a profundidade de 20 m. Sabe-se que a aceleração da gravidade é 10 m/s², que a densidade da água é 1 × 10³ kg/m³ e que a pressão atmosférica ao nível do mar vale 1 × 10⁵ Pa. Considerando que o gás tenha sofrido uma transformação isotérmica, o volume da bolsa plástica a 20 m de profundidade é

(A)15 L.

(B)10 L.

(D)20 L.

(E)30 L.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(B)

Resolução comentada

Na superfície, a pressão do gás é a pressão atmosférica:

\[P_1=1\cdot10^5\ \text{Pa}\]

A 20 m de profundidade, a bolsa flexível fica sob a pressão absoluta da água:

\[P_2=P_{atm}+\rho gh\]

\[P_2=10^5+10^3\cdot10\cdot20=3\cdot10^5\ \text{Pa}\]

Para a quantidade fixa de gás em transformação isotérmica:

\[P_1V_1=P_2V_2\]

Isolando o volume final:

\[V_2=\frac{P_1V_1}{P_2}\]

\[V_2=\frac{10^5\cdot30}{3\cdot10^5}=10\ \text{L}\]

Como usamos uma razão de pressões, o volume pode permanecer em litros.

Q52

Eletricidade — Eletrodinamica — Resistividade

O aparelho esquematizado foi utilizado para determinar a resistividade elétrica de um líquido. O aparelho era composto por um tubo cilíndrico isolante, de altura 0,2 m e base 1×10⁻⁴ m², e por dois êmbolos condutores, conectados, por meio de terminais, a um ohmímetro ideal.

O líquido verificado preencheu completamente o volume do cilindro e a leitura indicada pelo ohmímetro foi de 400 Ω. Sabendo que sob essas condições o líquido pode ser considerado um resistor ôhmico ideal, semelhante a um material sólido, pode-se afirmar que a resistividade elétrica do líquido era igual a

Líquido em tubo cilíndrico isolante entre dois êmbolos condutores ligados a um ohmímetro.

(A)0,4 Ω · m.

(B)0,2 Ω · m.

(D)0,6 Ω · m.

(E)0,8 Ω · m.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(B)

Resolução comentada

O líquido preenche o cilindro entre os dois êmbolos. A resistência depende da resistividade, do comprimento e da área transversal:

\[R=\rho\frac LA\]

Isolando a resistividade:

\[\rho=\frac{RA}{L}\]

Substituindo a resistência de 400 Ω, a área de 10⁻⁴ m² e o comprimento de 0,2 m:

\[\rho=\frac{400\cdot10^{-4}}{0{,}2}\]

\[\rho=0{,}20\ \Omega\cdot\text{m}\]

Q53

Eletricidade — Eletrodinamica — Associacoes de resistores

Assinale a alternativa correta sobre associações de resistores.

(A)Em associações em paralelo, a corrente elétrica total é igual à corrente elétrica que passa em qualquer um dos resistores envolvidos.

(B)Em associações em paralelo, a tensão aplicada nos extremos da associação é igual à soma das tensões entre os extremos de cada um dos resistores envolvidos.

(C)Em associações em série, a corrente elétrica total é igual à soma da corrente elétrica que passa em cada um dos resistores envolvidos.

(D)Em associações em série, a tensão aplicada nos extremos da associação é igual à tensão entre os extremos de qualquer um dos resistores envolvidos.

(E)Em associações em série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências de cada um dos resistores envolvidos.

Gabarito da versão 1 conferido na última página do caderno original.

(E)

Resolução comentada

Em uma associação em série, todos os resistores são percorridos pela mesma corrente:

\[I_1=I_2=\cdots=I\]

As quedas de tensão se somam:

\[U=U_1+U_2+\cdots\]

Aplicando a lei de Ohm e cancelando a corrente comum:

\[IR_{eq}=IR_1+IR_2+\cdots\]

\[R_{eq}=R_1+R_2+\cdots\]

Em paralelo, ocorre outra distribuição: a tensão é comum aos ramos, e a corrente total é a soma das correntes de cada ramo. A afirmação correta é a soma das resistências na associação em série.