CESUPA 2002 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Dados da prova
CESUPA 2002 · 6 questões de Física · numeração do caderno original.
As respostas identificam quando há gabarito fornecido e quando decorrem da resolução. Inconsistências do original são explicadas nas resoluções.
Q37
Mecânica — Força e aceleração
Apesar das inovações tecnológicas no transporte de cargas, caminhões e veículos importados ainda dividem espaço com pequenos carros de madeira movidos à tração humana (foto abaixo). Fazendo algumas simplificações através de um modelo físico, verifica-se que, para uma força de intensidade constante, o módulo da aceleração varia com a inclinação da força em relação à horizontal conforme o gráfico abaixo. Com base nesse gráfico, a sugestão adequada a ser dada ao homem que coloca o carro em movimento é:
A)aplicar a força horizontalmente
B)manter força inclinada com qualquer ângulo inferior a 5 º
C)manter força inclinada com qualquer ângulo superior a 5 º
D)manter força inclinada com ângulo em torno de 6 º
Resposta pela resolução — Método TEF
D
Resolução comentada
A força aplicada tem módulo constante, mas sua componente horizontal e a força normal variam com o ângulo. O critério pedido é o máximo da aceleração no gráfico: ele ocorre aproximadamente em 6°. Portanto, deve-se puxar com essa inclinação, e não com qualquer ângulo acima ou abaixo dela.
Q38
Mecânica — Energia e potência
O abastecimento de água nas cidades é feito, em geral, através da elevação de água potável aos reservatórios conhecidos como caixas d’água, de onde posteriormente é distribuída. No passado, um dos recursos utilizados era a espiral de Arquimedes (Figura 1), acionada manualmente. Atualmente, é comum o uso de bombas elétricas (Figura 2). Considere uma caixa d’água com capacidade de 1000 litros, cujo topo está a 7,20 m acima da superfície da fonte de água potável. Se fosse utilizada a espiral de Arquimedes, levar-se-ia 1 hora para encher a caixa; porém, com uma bomba elétrica, gasta-se apenas 3 min e 20 s. Assinale a alternativa que contém os valores corretos para a energia (em joule) e a potência útil (em watt) desenvolvidas no caso1 (espiral de arquimedes) e no caso2 (bomba). Figura 1 Figura 2
Dados: densidade da água = $10^3\,\mathrm{kg/m^3}$; aceleração da gravidade = $10\,\mathrm{m/s^2}$; $1\,\mathrm{m^3}=1000$ litros.
A)Energia 1: $7{,}2\times10^4$ J; energia 2: $7{,}2\times10^4$ J; potência 1: 20 W; potência 2: 360 W.
B)Energia 1: $3{,}6\times10^4$ J; energia 2: $3{,}6\times10^4$ J; potência 1: 10 W; potência 2: 20 W.
C)Energia 1: $3{,}6\times10^4$ J; energia 2: $7{,}2\times10^4$ J; potência 1: 360 W; potência 2: 360 W.
D)Energia 1: $7{,}2\times10^4$ J; energia 2: $3{,}6\times10^4$ J; potência 1: 10 W; potência 2: 180 W.
Resposta pela resolução — Método TEF
A
Resolução comentada
O volume de 1.000 L corresponde a 1 m³; com densidade de 1.000 kg/m³, a massa é 1.000 kg. Usando a elevação indicada, $E=mgh=1.000\cdot10\cdot7{,}2=72.000$ J nos dois processos. Na espiral, $P=72.000/3.600=20$ W. Na bomba, 3 min 20 s = 200 s, logo $P=360$ W. A energia útil é a mesma e a potência é maior no processo mais rápido.
Q39
Termologia — Evaporação
Antes da popularização das geladeiras, era comum o uso de recipientes de argila (bilhas e potes de barro) para obter água fria para beber. Nesses recipientes a água esfria porque ...
A)a baixa condutibilidade térmica da argila facilita a transferência de calor para o exterior do recipiente.
B)as moléculas de água mais agitadas evaporam lentamente pelos poros de toda a superfície do recipiente.
C)a argila facilita a convecção do calor na água que, ao atingir a superfície do líquido, evapora rapidamente.
D)a argila, sendo um material atérmico, facilita a transferência de calor por irradiação para o exterior do recipiente.
Resposta pela resolução — Método TEF
B
Resolução comentada
A argila porosa permite a passagem de água para a superfície externa. As moléculas que escapam por evaporação retiram energia do líquido, reduzindo sua temperatura. O resfriamento não decorre de uma suposta condutividade elevada da argila nem de um material sem propriedades térmicas.
Q40
Ondulatória — Interferência
Em vez do “chá de quebra pedra”, as cidades modernas oferecem técnicas para eliminação imediata de cálculos renais (popularmente conhecidos como pedra nos rins), baseadas em fenômenos ondulatórios. A figura abaixo ilustra esquematicamente o tratamento. Os transdutores (fontes de ondas acústicas) ficam alinhados abaixo do paciente deitado sobre um colchão de água. Um sinal de baixa potência é emitido, reflete-se no alvo e retorna para ser detectado no transdutor que passa a funcionar como receptor. Com esse procedimento é possível calcular a distância de cada fonte ao alvo e localizá-lo. Um segundo sinal é então disparado com alta potência, porém as fontes mais distantes enviam o sinal primeiro, de modo que todos os sinais cheguem simultaneamente no alvo. Com base nas informações acima e nos dados indicados na figura, pode-se afirmar que, o principal fenômeno ondulatório responsável pela destruição do cálculo renal é ......................... e que o sinal do transdutor 1 deve ser emitido ...... segundos antes do sinal do transdutor 6. Considere que a velocidade da onda em todo o trajeto é de 1500 m/s. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas do texto acima.
A)interferência - 0,0001
B)difração - 0,0001
C)interferência - 0,001
D)difração - 0,001 Transdutores 1 6
Resposta pela resolução — Método TEF
A
Resolução comentada
Os pulsos devem chegar simultaneamente para produzir interferência construtiva no cálculo. As distâncias indicadas são 0,55 m e 0,40 m. Assim, $\Delta t=(0{,}55-0{,}40)/1.500=10^{-4}$ s. O transdutor mais distante emite primeiro.
Q41
Eletricidade — Capacitores e eletromagnetismo
O telefone, invento do século XIX, tornou-se indispensável instrumento de comunicação nas cidades atuais. Em seus transmissores, o som é transformado em impulsos elétricos que, posteriormente, os receptores transformam novamente em som. Nos transmissores modernos as vibrações sonoras são captadas por uma fina folha de plástico. Uma das faces da folha possui leve cobertura metálica condutiva enquanto a outra é ligada a um eletrodo metálico, mantendo através de si um campo elétrico. As vibrações da folha produzem pequenas variações na voltagem entre as duas partes metálicas. Essas variações de voltagem são amplificadas e transmitidas através das linhas telefônicas. Nos receptores, a voltagem da linha telefônica produz corrente elétrica em uma bobina localizada próximo a um diafragma (membrana flexível) sensível a campos magnéticos. A corrente elétrica variável produz variações na atração do diafragma que vibra produzindo ondas sonoras. (Adaptado da Enciclopédia Britânica) Com base no texto acima pode-se afirmar que:
A)Os transmissores funcionam como capacitores e os receptores como indutores baseados na Lei de Faraday.
B)Os transmissores funcionam como resistores e os receptores como capacitores baseados na Lei de Gauss.
C)Os transmissores funcionam como indutores baseados na Lei de Lenz e os receptores como resistores.
D)Tanto transmissores como receptores funcionam como indutores baseados na Lei de Lenz.
Resposta pela resolução — Método TEF
A
Resolução comentada
O transmissor possui superfícies condutoras separadas por isolante, formando um capacitor cuja geometria varia com a vibração. No receptor, a corrente na bobina cria um campo magnético que movimenta o diafragma. A é a alternativa compatível com a estrutura descrita. Ressalva: a atuação mecânica do receptor decorre das forças magnéticas; atribuí-la apenas à lei de Faraday, como faz a alternativa, é uma simplificação imprecisa.
Q42
Óptica — Lentes divergentes
O olho mágico, um dispositivo de segurança usado nas residências das grandes cidades, permite que uma pessoa, no interior da moradia, veja um largo campo visual através de um sistema ótico (ver figura). Pode-se afirmar que esse sistema é ...
A)divergente e produz imagem virtual e menor que o objeto.
B)convergente e produz imagem virtual e maior que o objeto.
C)divergente e produz imagem real e menor que o objeto.
D)convergente e produz imagem real e maior que o objeto.
Resposta pela resolução — Método TEF
A
Resolução comentada
O olho mágico amplia o campo de visão usando um sistema equivalente a uma lente divergente. Para um objeto real, uma lente divergente forma imagem virtual, direita e reduzida, permitindo observar uma região ampla do exterior.
