CESUPA 2015.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Dados da prova
CESUPA 2015.1 · 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
Mecânica — Empuxo e imersão
Um barco que transporta mercadoria em nossos rios deve observar a capacidade máxima de carga a fim de navegar com segurança, já que quanto maior a carga, maior a parte submersa do barco. Considere as alturas submersas h0 e h1, conforme a figura abaixo à esquerda. Ela corresponde aos casos extremos de um barco completamente vazio e outro com carga máxima. No gráfico da direita, está representada a variação do volume V submerso do casco do barco em função da altura h.
Dadas as duas situações extremas, qual gráfico melhor descreve a variação do empuxo E sofrido pelo barco em função da altura submersa h?
A)
B)
C)
D)
Gabarito fornecido — CESUPA
D
Resolução comentada
Pelo princípio de Arquimedes, $E=\rho gV_{submerso}$. Como a densidade da água e g são constantes, E é diretamente proporcional a V. O gráfico E–h deve, portanto, ter o mesmo formato crescente com concavidade para baixo do gráfico V–h fornecido, como em D.
Q14
Eletricidade — Campo de carga puntiforme
No Estado do Pará, a implantação da linha de transmissão elétrica em 500 kV, que interligará as subestações de Tucuruí a Vila do Conde, visa reforçar o atendimento de energia elétrica. De maneira simplificada, sabe-se que na faixa de influência da linha de transmissão o campo elétrico a 1 metro de altura do solo terá o valor em torno de 5 kV/m. Para se ter uma ideia da ordem de grandeza deste campo, em qual distância aproximada deveríamos estar de uma carga de 1 C (um coulomb) para que o campo elétrico tivesse o valor de 5 kV/m?
A)em torno de 10-3 m;
B)em torno de 10-1 m;
C)em torno de 103 m;
D)em torno de 106 m.
Gabarito fornecido — CESUPA
C
Resolução comentada
Para uma carga puntiforme, $E=k|Q|/r^2$. Com $E=5.000$ N/C e $Q=1$ C, $r=\sqrt{9\cdot10^9/5.000}\approx1.342$ m. A ordem de grandeza é $10^3$ m.
Q15
Ondulatória — Frequência eletromagnética
A diatermia por ondas curtas é uma modalidade de tratamento em fisioterapia, que consiste em elevar a temperatura dos tecidos pela aplicação de ondas eletromagnéticas em uma região do corpo humano. Estas ondas são geradas por uma corrente elétrica de alta frequência. O calor é produzido pela resistência dos tecidos à passagem da corrente elétrica induzida e aumentam a temperatura de 40°C a 45°C. As radiações eletromagnéticas por ondas curtas variam quanto à frequência e podem ser de 10 MHz a 100 MHz . Alguns resultados terapêuticos desejados pela aplicação de ondas curtas são o aumento do fluxo sanguíneo, o alívio das dores e espasmos musculares e a ajuda na diminuição de inflamações, entre outros. Comparada com a luz visível, as ondas curtas têm
A)frequência menor.
B)menor velocidade de propagação no vácuo.
C)fótons de maior energia.
D)igual comprimento de onda.
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
A faixa de 10 a 100 MHz corresponde a $10^7$ até $10^8$ Hz, muito menor que as frequências da luz visível, da ordem de $10^{14}$ Hz. No vácuo, ambas se propagam com velocidade c. As ondas curtas têm comprimento de onda maior e energia por fóton menor, pois $E=hf$.
Q16
Mecânica — Ordens de grandeza
Estimar ordens de grandeza e trabalhar com notação científica são habilidades úteis para muitas situações práticas nas quais não é possível um cálculo exato. Marque a alternativa com as respostas corretas para o que se pede nos seguintes itens:
I – Um objeto de peso de aproximadamente 1 Newton.
II – A espessura desta folha de papel.
III – O tempo necessário para uma manga cair de um galho a 5 m de altura até o solo.
A)I – Uma pessoa adulta. II – 10-6 m. III – 10-4 s.
B)I – Uma moeda de 5 centavos. II – 10-1 m. III – 10-2 s.
C)I – Um litro de água. II – 101 m. III – 101 s.
D)I – Um telefone celular moderno. II – 10-4 m. III – 100 s.
Gabarito fornecido — CESUPA
D
Resolução comentada
Um peso de 1 N corresponde a cerca de 0,1 kg, compatível com um celular. A espessura de uma folha comum é da ordem de 0,1 mm, ou $10^{-4}$ m. Para queda de 5 m, $t=\sqrt{2h/g}=1$ s = $10^0$ s. As três estimativas estão em D.
Q17
Termologia — Calor específico
Uma massa de 1 kg de um líquido recebe calor a uma taxa constante e sua temperatura sobe de acordo com o gráfico abaixo:
Considerando os valores de calor específico das seguintes substâncias, indique qual delas está representada no gráfico.
A)Água: 1,0 cal/g °C
B)Álcool: 0,6 cal/g °C
C)Óleo de soja: 0,4 cal/g °C
D)Mercúrio: 0,03 cal/g °C
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
No gráfico, a temperatura vai de 20°C a 60°C quando o calor fornecido chega a 40 kcal. Assim, $\Delta T=40$°C, $Q=40.000$ cal e $m=1.000$ g. Logo, $c=Q/(m\Delta T)=1$ cal/(g·°C), correspondente à água.
Q18
Eletricidade — Relações lineares
Várias grandezas físicas têm relações lineares entre si. Por exemplo, a relação entre força e aceleração na segunda lei de Newton, ou a relação entre a velocidade e o tempo em um movimento de queda livre. Nestes casos, uma grandeza cresce ou decresce de maneira diretamente proporcional à variação da outra e a relação entre elas é descrita matematicamente por uma função de primeiro grau. Entretanto, muitas relações entre grandezas físicas não são lineares, ou seja, nos casos em que uma quantidade não varia sempre na mesma proporção em relação à outra. Marque a alternativa na qual a relação entre as duas grandezas descritas é linear.
A)A força de atração gravitacional entre duas massas e a distância entre elas.
B)A voltagem aplicada e a corrente resultante em um resistor.
C)A altura de uma massa em queda livre e o tempo de queda.
D)A energia cinética de um objeto e sua velocidade.
Gabarito fornecido — CESUPA
B
Resolução comentada
Para um resistor ôhmico em condições constantes, $U=RI$ é uma relação linear entre tensão e corrente. A força gravitacional varia como $1/r^2$; a posição em queda livre varia quadraticamente com o tempo; e a energia cinética varia como $v^2$. A alternativa B pressupõe que o resistor seja ôhmico.