CESUPA 2010.1: questões de Física resolvidas

Q13

Eletricidade — Instalações residenciais

Correntes elétricas fazem parte do funcionamento de nossa vida diária. Um gesto tão simples quanto ligar um interruptor para acender uma lâmpada é um testemunho de quanto a sociedade moderna depende de correntes elétricas para funcionar. Analise as seguintes afirmativas sobre o funcionamento das lâmpadas em nossas residências e indique a única afirmativa correta:

A)A velocidade com que os elétrons se deslocam nos fios é próxima à velocidade da luz, de modo que não percebemos atraso algum entre apertar o botão do interruptor e ver a luz acender.

B)A corrente elétrica que faz acender as lâmpadas em nossas casas é classificada como corrente contínua.

C)A diferença de potencial nos terminais de cada lâmpada é diretamente proporcional à potência da lâmpada.

D)Todas as lâmpadas em uma residência são ligadas em paralelo.

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

No modelo de uma instalação residencial convencional, as lâmpadas são ligadas em paralelo, recebendo a tensão da rede e podendo ser acionadas independentemente. A corrente residencial é alternada. A velocidade de deriva dos elétrons é baixa; o sinal eletromagnético se estabelece muito mais rapidamente. A tensão nominal não aumenta com a potência de cada lâmpada.

Q14

Mecânica — Energia potencial

Os moradores de edifícios utilizam uma quantidade apreciável de energia para elevar água até suas caixas d’água. Das alternativas abaixo, marque aquela que indica a quantidade de energia que mais se aproxima daquela necessária para elevar um litro de água (1 kg) a uma altura de 10 metros:

A)A energia de movimento que uma pessoa de 50kg deve ter para saltar a uma altura de um metro.

B)A energia usada por uma lâmpada de 50 W durante dois segundos.

C)A energia que é liberada na queima de um litro de gasolina no motor de um carro.

D)A energia com a qual uma manga de 1/2 kg chega ao solo após se soltar de um galho a 5 metros de altura.

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

A energia mínima para elevar 1 kg a 10 m é $E=mgh\approx1\cdot10\cdot10=100$ J. Uma lâmpada de 50 W durante 2 s consome $E=P\Delta t=100$ J, igual ao valor procurado.

Q15

Mecânica — Aceleração média

O anúncio de um carro afirma que ele é capaz de ir de 0 a 100 km/h em 10 segundos. Comparada com a aceleração da gravidade (g) na superfície da Terra é correto afirmar que o valor da aceleração desse carro é

A)menor que metade de g.

B)exatamente a metade de g

C)exatamente igual a g.

D)maior do que g.

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

Cem km/h equivalem a 27,8 m/s. A aceleração média é $a=\Delta v/\Delta t=27{,}8/10\approx2{,}78$ m/s², cerca de 0,28g. Portanto, é menor que metade de g. O anúncio determina a aceleração média; não garante aceleração instantânea constante.

Q16

Eletricidade — Conversão e perdas de energia

O livro “O Garoto que Domou o Vento” narra o caso verídico de William Kamkwamba, um garoto de então 14 anos que, estudando sozinho e utilizando sucatas, construiu um moinho de vento e com ele conseguiu gerar energia elétrica para a sua pequena aldeia no Malawi.

Analise as afirmativas I, II e III abaixo:

I – A perda de energia por efeito joule não depende da intensidade da corrente elétrica.

II – Se o moinho gera 200 W de potência média e aproveita 60% da energia gerada, pode-se dizer que após uma hora de funcionamento houve desperdício de 288.000 J de energia;

III – O gerador do moinho converte uma parte da energia cinética fornecida pelo vento em energia elétrica. Estão corretas apenas as afirmativas:

A)I e II.

B)II e III.

C)I e III.

D)I, II e III.

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

O efeito Joule depende da corrente, $P_J=RI^2$, tornando I falsa. Em uma hora, a energia gerada é $200\cdot3.600=720.000$ J. A parcela não aproveitada é 40%, ou 288.000 J: II é verdadeira. O gerador transforma parte da energia do vento em eletricidade: III é verdadeira.

Q17

Mecânica — Pêndulo em referencial acelerado

Acelerômetros são dispositivos que medem a variação da intensidade e da direção da velocidade de um objeto e são componentes cada vez mais comuns em videogames, aparelhos celulares e até mesmo automóveis. Pensando nisto, um estudante resolveu utilizar um pêndulo para medir a aceleração a constante de um corpo de massa m. Sendo ele capaz de medir o ângulo θ com razoável precisão, qual a expressão que dá a aceleração do corpo (sendo g a aceleração da gravidade)?

A)a = g tg(θ)

B)a = mg sen(θ)

C)a = g cos(θ)

D)a = mg cotg(θ)

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

Em equilíbrio relativo ao suporte, a tração tem componente vertical $T\cos\theta=mg$ e horizontal $T\sin\theta=ma$. Dividindo as equações: $\tan\theta=a/g$, portanto $a=g\tan\theta$. A massa se cancela.

Q18

Ondulatória — Espectro eletromagnético

A luz visível é a forma mais familiar de onda eletromagnética e corresponde à região do espectro eletromagnético que o olho humano consegue captar. Esta região corresponde a comprimentos de onda variando desde 390 nm, para a cor violeta, até 780 nm, para o vermelho. Considerando a velocidade da luz no vácuo igual a 300.000 km/s, é correto afirmar:

A)A radiação ultravioleta tem frequência menor que as captadas pelos olhos humanos.

B)O olho humano detecta ondas eletromagnéticas com frequência máxima de 1 GHz.

C)Detectores de infravermelho, usados em alarmes, por exemplo, detectam frequências menores que as captadas pelos olhos humanos.

D)A luz branca possui comprimento de onda exatamente igual a 530 nm.

Resposta pela resolução — Método TEF

Resolução comentada

Infravermelho possui comprimentos de onda maiores e frequências menores que a luz visível. Ultravioleta tem frequências maiores. A faixa visível informada corresponde aproximadamente a $3{,}85\cdot10^{14}$ até $7{,}69\cdot10^{14}$ Hz, muito acima de 1 GHz. Luz branca é uma combinação de frequências, não uma única onda de 530 nm.

CESUPA 2010.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova