CESUPA 2013.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Dados da prova
CESUPA 2013.2 · 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.
Q13
Eletricidade — Campos de correntes alternadas
Uma das técnicas empregadas na detecção de artefatos cerâmicos em escavações arqueológicas é baseada na medida da componente vertical do campo magnético terrestre. Materiais cerâmicos feitos de argilas cozidas tendem a possuir uma magnetização diferente daquela encontrada no solo onde estão depositados. Assim, ao se fazerem medidas magnéticas na área de investigação, estes objetos magnetizados aparecerão como perturbações (anomalias) do campo magnético terrestre, e este, para distâncias de algumas dezenas de metros, pode ser considerado constante. Contudo, em algumas situações, outras fontes de campos próximas das medidas podem causar falsas anomalias, devendo-se assim evitar estas condições. Dentre as alternativas abaixo, quais as que podem gerar campo magnético em suas proximidades devido à corrente elétrica alternada?
I - motores de veículos em funcionamento;
II - linhas de alta tensão da rede elétrica;
III – lanterna comum ligada;
IV – transformadores de tensão da rede elétrica;
A)apenas I e II;
B)apenas II e IV;
C)apenas I e III;
D)apenas III e IV;
Gabarito fornecido — CESUPA
B
Resolução comentada
Linhas da rede e transformadores operam com corrente alternada e produzem campos magnéticos variáveis: II e IV. Uma lanterna comum alimentada por pilhas utiliza corrente contínua. O item não caracteriza o sistema elétrico do motor do veículo, por isso I não é uma fonte definida de corrente alternada da rede nesse contexto.
Q14
Mecânica — Energia cinética e tempo
Um veículo em movimento tem a sua velocidade descrita como uma função linear do tempo representada no gráfico abaixo.
Considerando que a velocidade no tempo inicial vale 0 m/s, qual das alternativas descreve a variação da energia cinética do veículo em relação ao tempo?
A)
B)
C)
D)
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
A energia cinética é $E_c=mv^2/2$. No primeiro trecho, v cresce linearmente desde zero, então a energia cresce quadraticamente. No segundo, v diminui linearmente até um valor positivo, então a energia diminui de forma curva, sem chegar a zero. No último, v e energia são constantes. O conjunto corresponde a A.
Q15
Óptica — Profundidade aparente
A profundidade aparente de um objeto mergulhado na água, quando visto por um observador de um ponto no ar acima do objeto, na vertical, é diretamente proporcional à profundidade real do objeto e inversamente proporcional ao índice de refração da água. Considerando que o índice de refração da água é maior que do o ar, analise as afirmativas:
I – para o observador, o objeto parecerá estar mais próximo da superfície do que de fato está;
II – se o objeto se mover na vertical em direção à superfície com velocidade v, o observador perceberá uma velocidade aparente com módulo menor que v;
III - se o objeto se mover na vertical, se afastando da superfície com velocidade v, o observador perceberá uma velocidade aparente com módulo maior que v; Estão corretas:
A)apenas I e II
B)apenas II e III
C)apenas I e III
D)I, II e III
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
Para observação aproximadamente normal, $h_{ap}=h/n$ considerando índice do ar próximo de 1. Como n da água é maior que 1, o objeto parece mais próximo da superfície: I é verdadeira. Derivando no tempo, $v_{ap}=v/n$, de módulo menor tanto na subida quanto na descida. II é verdadeira e III é falsa.
Q16
Mecânica — Peso aparente
A Agência Espacial Americana (NASA) utilizou imensas piscinas, como a da figura abaixo, no treinamento dos astronautas que tinham como missão pousar na Lua.
O objetivo era simular o ambiente gravitacional lunar e treiná-los na realização de tarefas simples. Supondo que um astronauta tivesse massa de 120 kg, contando com seu traje e equipamentos e, imerso na água da piscina de treinamento, ele sofresse um empuxo de 960 N, qual seria a aceleração gravitacional daquele ambiente? Considere a aceleração gravitacional na Terra igual a g.
A)g/8 m/s2
B)8g m/s2
C)g + 8 m/s2
D)g – 8 m/s2
Gabarito fornecido — CESUPA
D
Resolução comentada
O peso aparente é $P_{ap}=mg-E=120g-960$. Definindo a gravidade efetiva simulada por $P_{ap}=m g_{ef}$, obtemos $g_{ef}=g-960/120=g-8$ m/s². O campo gravitacional real da piscina continua sendo o terrestre; o empuxo apenas reduz a força efetiva sobre o astronauta.
Q17
Ondulatória — Ondas de choque
Na figura abaixo, foi flagrado o exato momento em que um avião a jato rompe a barreira do som. Nesta circunstância, um observador em solo vê a passagem da aeronave em silêncio e em seguida ouve um estampido bastante desagradável aos ouvidos, resultado da onda de choque formada. Este tipo de onda possui grande quantidade de energia devido às diferenças de pressão que produz no ar ao se deslocar.
Para produzir as ondas de choque, o avião a jato deve:
I – viajar mais rápido do que as ondas sonoras que ele produz, nas chamadas velocidades supersônicas;
II – gerar uma onda sonora com velocidade no ar maior que 400 m/s;
III – gerar uma onda sonora cuja variação de pressão esteja abaixo do limiar auditivo. Está(ão) correta(s):
A)apenas II
B)apenas I e III
C)apenas
D)I, II e III
Gabarito fornecido — CESUPA
C
Resolução comentada
Um avião supersônico supera a velocidade de propagação das ondas sonoras no ar, fazendo as frentes se acumularem em uma onda de choque: I é verdadeira. Não é necessário que o som tenha velocidade superior a 400 m/s: II é falsa. Uma variação de pressão abaixo do limiar auditivo não produziria o estampido descrito: III é falsa.
Q18
Eletricidade — Carga e descarga de capacitor
No flash de uma máquina fotográfica temos dois dispositivos que possuem a propriedade de armazenar energia elétrica - os capacitores e as pilhas (ou baterias). Contudo, a liberação da energia dos dois casos se dá de maneira distinta: enquanto no capacitor a liberação é quase instantânea, na bateria a liberação tende a ser lenta e constante. No flash da máquina, o bulbo que produz a energia luminosa se comporta como um resistor, assim podemos simplificadamente representar este conjunto como um circuito RC em paralelo, conforme ilustrado abaixo, onde V representa a d.d.p. da bateria, C é a capacitância e R é a resistência do bulbo do flash.
Assinale a alternativa correta:
A)se as chaves A e B estiverem fechadas, o flash ficará aceso e o capacitor nunca carregará;
B)se as duas chaves estiverem abertas e, em seguida, fecharmos a chave A, o capacitor carregará;
C)se as chaves A e B estiverem fechadas, o capacitor e o flash estarão em d.d.p. diferentes;
D)se a chave A estiver aberta, B fechada e o capacitor estiver carregado, não haverá passagem de corrente no flash.
Gabarito fornecido — CESUPA
B
Resolução comentada
Com as duas chaves inicialmente abertas, fechar A conecta o capacitor à bateria, permitindo sua carga. Se A e B ficam fechadas, capacitor e lâmpada em paralelo têm a mesma tensão, e o capacitor pode permanecer carregado. Com A aberta e B fechada, o capacitor previamente carregado descarrega pelo flash, produzindo corrente durante um intervalo.