CESUPA 2011.1: questões de Física resolvidas

Q13

Termologia — Gradiente geotérmico

No recente acidente em uma mina no Chile, um dos problemas enfrentados pelos mineiros presos a 700 m de profundidade era o calor excessivo. Isto ocorre porque no interior da Terra a temperatura é maior que na superfície, devido, principalmente, ao calor gerado pelo decaimento de materiais radioativos . Em média, no planeta, a temperatura aumenta 1°C para cada 33 metros de profundidade. Essa taxa, conhecida como gradiente geotérmico, pode ser considerada constante nos primeiros 40 km de profundidade. Assinale a alternativa que melhor representa o gráfico que relaciona a profundidade com a temperatura, na faixa até 40 km.

CESUPA 2011.1 — questão 13: gráfico da alternativa A

CESUPA 2011.1 — questão 13: gráfico da alternativa B

CESUPA 2011.1 — questão 13: gráfico da alternativa C

CESUPA 2011.1 — questão 13: gráfico da alternativa D

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

Um gradiente constante implica $T(z)=T_0+z/33$, com z em metros. Assim, temperatura e profundidade têm relação linear crescente. Entre os gráficos apresentados, A é a única reta crescente. O valor de $T_0$ depende da temperatura de referência na superfície.

Q14

Ondulatória — Espectro eletromagnético

A luz que enxergamos é uma forma de radiação eletromagnética, da mesma natureza que as ondas de rádio, os raios X ou a radiação infra-vermelha. A principal característica que diferencia estas ondas é a faixa de frequências de cada tipo. Se ordenarmos estes 4 tipos de ondas de acordo com a frequência, da mais baixa para a mais alta, teremos:

A)ondas de rádio; infra-vermelho; luz; raios X.

B)luz; ondas de rádio; infra-vermelho; raios X.

C)raios X; luz; ondas de rádio; infra-vermelho.

D)infra-vermelho; raios X; ondas de rádio; luz.

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

As frequências crescem na ordem ondas de rádio, infravermelho, luz visível e raios X. A frequência distingue essas regiões do espectro, embora todas sejam radiações eletromagnéticas.

Q15

Mecânica — Pêndulo simples

Um balanço usado por crianças em parques pode ser considerado um pêndulo simples, se desprezarmos a massa das cordas que sustentam o assento e a resistência do ar ao movimento. Suponha inicialmente o assento de massa M movendo-se vazio. Este pêndulo terá um período de oscilação e energia mecânica total bem definidos. Analise o que ocorrerá com estas grandezas quando uma criança passa a se balançar no assento, em um movimento com a mesma amplitude.

A)O período e a energia total do pêndulo permanecem inalterados.

B)O período do pêndulo permanence inalterado, mas a energia total aumenta.

C)O período do pêndulo diminui e a energia total permanence inalterada.

D)O período de oscilação e a energia total do pêndulo aumentam.

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

Para pequenas oscilações, $T=2\pi\sqrt{L/g}$, independentemente da massa. Mantidos comprimento e amplitude, a adição da criança aumenta a massa total e a energia mecânica $E=mgL(1-\cos\theta_{max})$, mas não o período no modelo do pêndulo simples.

Q16

Eletricidade — Campo magnético de fio

Em um ambiente industrial, a medição de corrente elétrica não é uma tarefa fácil, principalmente se ela tiver uma baixa intensidade. Um dos equipamentos utilizados para este fim é o medidor de corrente de fuga (figura abaixo). Nele, o cabo com corrente elétrica é colocado no centro do aro e o aparelho é sensível à intensidade do campo magnético no aro circular. Como este campo é proporcional à intensidade da corrente, o aparelho mostrará o seu valor nominal no visor. Por exemplo, suponha um valor do campo magnético de 40 microtesla e o raio do aro igual a 8 cm. Nesta situação, qual o valor de corrente elétrica no fio que atravessa o aro? (μ0 = 4π x 10^-7 N/A²)

A)12

B)32

C)8

D)16

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

Para fio retilíneo longo, $B=\mu_0I/(2\pi r)$. Logo, $I=2\pi rB/\mu_0=2\pi\cdot0{,}08\cdot40\cdot10^{-6}/(4\pi\cdot10^{-7})=16$ A.

Q17

Ondulatória — Refração de ondas sísmicas

Os geofísicos estudam a propagação de ondas sísmicas (ondas mecânicas que se propagam nas camadas de rochas na crosta terrestre) para determinar as estruturas da crosta. Quando um raio dessas ondas atravessa a interface entre dois meios nos quais as velocidades de propagação são diferentes, ele sofre um desvio em sua trajetória que obedece à Lei de Snell:

$\dfrac{\operatorname{sen}(\hat{i})}{V_1}=\dfrac{\operatorname{sen}(\hat{r})}{V_2}$,

em que $V_1$ e $V_2$ são as velocidades de propagação nos meios (1) e (2), e $\hat{i}$ e $\hat{r}$ são os ângulos de incidência e de refração, conforme ilustrado na figura 1, abaixo:

Considere uma parte da crosta terrestre na qual um raio associado a uma onda sísmica tem a trajetória mostrada na figura 2, atravessando três camadas diferentes. Marque a alternativa com a relação correta entre as velocidades de propagação da onda nos três meios:

A)V1 = V2 > V3

B)V1 > V2 > V3

C)V1 < V2 = V3

D)V1 < V2 < V3

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

A lei dada implica $\sin\theta/v$ constante ao atravessar interfaces paralelas. Na figura 2, o raio se afasta progressivamente da normal ao passar do meio 1 ao 2 e do 2 ao 3. Os ângulos aumentam, então as velocidades também: $V_1<V_2<V_3$.

Q18

Eletricidade — Portadores de carga

A corrente elétrica pode se propagar pelos condutores sólidos, como os metais, e também pelos líquidos, como as soluções salinas. Em cada caso, a corrente é formada pelo movimento de partículas com carga elétrica, positiva ou negativa, em resposta à aplicação de um campo elétrico. Sobre os portadores de carga que se movimentam para formar a corrente elétrica, é correto afirmar:

A)Nos metais, a corrente é formada pelo movimento de elétrons em um sentido e de prótons no sentido contrário.

B)Em uma solução salina, a corrente é formada por íons negativos em um sentido e por íons positivos no sentido contrário.

C)Nos metais, a corrente é formada pelo movimento de elétrons e de íons positivos e negativos, todos no mesmo sentido.

D)Nos fluidos condutores, a corrente é formada apenas pelo movimento de elétrons em um único sentido.

Gabarito fornecido — CESUPA

Resolução comentada

Em soluções salinas, íons positivos se deslocam no sentido do campo elétrico, enquanto íons negativos se deslocam no sentido oposto. Ambos contribuem para a corrente convencional. Nos metais, os portadores móveis usuais são elétrons; os núcleos positivos permanecem na rede cristalina.

CESUPA 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova