CESUPA 2015.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Dados da prova
CESUPA 2015.2 · 7 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.
Q16
Eletricidade — Energia de baterias
Em dois aparelhos celulares diferentes temos configurações de baterias e consumo de energia diferentes, quando estão no modo standby. Operando neste modo, o primeiro aparelho possui uma bateria de 2.400 mAh e é possível ficar até 120 horas ligado sem precisar de nova recarga. Já o segundo possui bateria de 3.000 mAh e gasta 0,1 W de energia quando em standby. Sabendo que nos terminais de ambas as baterias a d.d.p. vale 4 V, podemos concluir em relação ao consumo de energia dos aparelhos em standby:
A)o primeiro aparelho é mais eficiente do que o segundo.
B)os dois aparelhos têm a mesma eficiência no consumo de energia.
C)o segundo aparelho é mais eficiente do que o primeiro.
D)em uma hora os dois aparelhos consomem a mesma energia.
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
A carga do primeiro aparelho é 2,4 Ah. Sua corrente média em 120 h é $I=2{,}4/120=0{,}02$ A. Com 4 V, $P_1=0{,}08$ W, menor que $P_2=0{,}1$ W. No sentido de menor consumo em standby usado pelo item, o primeiro é mais eficiente. A capacidade de 3 Ah do segundo daria 120 h de autonomia, mas não muda sua potência informada.
Q17
Ondulatória — Sonar e radar
Sonares marinhos e radares de trânsito são equipamentos que aplicam conceitos ondulatórios em seus funcionamentos. No sonar marinho, ondas ___________ são emitidas em direção ao fundo do oceano e, após serem ______________, são captadas pelo aparelho, que mapeia a profundidade do relevo marinho com base no tempo de ida e volta do sinal, conhecendo-se a velocidade da onda na água. Já o radar emite ondas ________________ na direção de um veículo se deslocando, por exemplo. Como a frequência do sinal é constante, a onda, ao refletir no veículo em movimento, chega com uma frequência diferente no aparelho, resultado do efeito ___________. Assim, com base na diferença de frequência, é possível determinar a velocidade do veículo. Analise o texto e encontre a alternativa que completa corretamente as frases:
Sonar emite ondas sonoras e mede seus ecos após reflexão no fundo. Radar utiliza ondas eletromagnéticas; a diferença de frequência do sinal refletido por um veículo em movimento decorre do efeito Doppler. A sequência é sonoras, refletidas, eletromagnéticas, Doppler. O gabarito traz uma errata na alternativa D: onde consta “huygens”, deve-se ler “doppler”; A continua sendo a resposta correta.
Q18
Mecânica — Velocidade média
Em uma competição de “Triathlon Olímpico”, um triatleta deve nadar 1,5 km em mar aberto, percorrer de bicicleta uma distância de 40 km e, finalmente, correr 10 km. Durante um treino, um competidor fez as duas primeiras etapas, natação e ciclismo, com as velocidades médias de 1 m/s e 10 m/s, respectivamente. Qual deve ser o tempo despendido na corrida para que o atleta tenha uma velocidade média, ao final das 3 etapas, de 5 m/s?
A)2400 s.
B)4800 s.
C)9600 s.
D)3600 s.
Gabarito fornecido — CESUPA
B
Resolução comentada
A distância total é $1.500+40.000+10.000=51.500$ m. Para velocidade média de 5 m/s, o tempo total deve ser 10.300 s. A natação dura 1.500 s e o ciclismo 4.000 s. Restam $10.300-1.500-4.000=4.800$ s para a corrida.
Q19
Eletricidade — Resistência equivalente
Ao associarmos 3 resistores iguais de resistência R, sabemos que a maior resistência equivalente é conseguida com a associação em série (RS) e a menor resistência equivalente é aquela obtida quando estão em paralelo (RP). Considerando estas duas associações para os 3 resistores, quantas vezes a resistência equivalente em série RS é maior que a resistência equivalente em paralelo RP ?
A)6
B)3
C)9
D)1,5
Gabarito fornecido — CESUPA
C
Resolução comentada
Três resistores iguais em série têm $R_S=3R$. Em paralelo, $R_P=R/3$. Portanto, $R_S/R_P=3R/(R/3)=9$.
Q20
Termologia — Dilatação de régua e objeto
Um operário deseja medir a dilatação térmica do comprimento de uma chapa de ferro que tem 10 metros de extensão a 20 °C. Para isto, ele usa uma trena de aço, que também foi graduada para a temperatura de 20 °C. Se no dia da medida a temperatura ambiente é de 40 °C, qual o erro cometido na leitura do comprimento da chapa de ferro?
A)o erro é igual à dilatação da chapa de ferro mais a dilatação da trena de aço.
B)o erro é igual à dilatação da trena de aço.
C)o erro é igual à dilatação da chapa de ferro menos a dilatação da trena de aço.
D)o erro é igual à metade da dilatação da chapa de ferro.
Gabarito fornecido — CESUPA
B
Resolução comentada
A chapa aumenta de comprimento, mas os intervalos da trena também aumentam. A diferença entre a leitura e o comprimento físico real a 40°C decorre da dilatação da trena: alternativa B, conforme o gabarito fornecido. Em primeira ordem, o módulo desse erro equivale à dilatação do trecho da trena usado na medida. Já a variação indicada em relação ao comprimento de referência é $\Delta L_{indicada}\approx\Delta L_{chapa}-\Delta L_{trena}$: isso é a dilatação aparente, não o erro de leitura pedido.
Q21
Mecânica — Trabalho da resistência do ar
Ao praticar BASE jump, um paraquedista salta de um penhasco de 500 m de altura e chega ao solo com velocidade de 2 m/s. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, e que o peso total do paraquedista vale 1000N, qual o foi trabalho realizado pela resistência do ar?
A)aproximadamente 500 kJ.
B)aproximadamente 250 kJ.
C)aproximadamente 50 kJ.
D)aproximadamente 25 kJ.
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
A massa é $m=P/g=1.000/10=100$ kg. O trabalho do peso é $W_P=Ph=1.000\cdot500=500.000$ J. Partindo do repouso, a energia cinética final é $E_f=mv^2/2=200$ J. Pelo teorema da energia cinética, $W_{ar}=200-500.000=-499.800$ J. O módulo é aproximadamente 500 kJ, alternativa A; o trabalho da resistência é negativo.
Q22
Termologia — Aquecimento de água
Uma cafeteira elétrica possui uma potência de 1000 W. Supondo que toda essa potência é usada para aquecer a água, em quanto tempo aproximadamente esta máquina é capaz de aquecer 500 g de água, desde 20 °C até 100 °C? Use 1 cal = 4,2 J e calor específico da água igual a 1 cal/(g·°C).
A)160 segundos
B)10 segundos
C)300 segundos
D)50 segundos
Gabarito fornecido — CESUPA
A
Resolução comentada
O calor necessário é $Q=mc\Delta T=500\cdot1\cdot80=40.000$ cal = 168.000 J. Com potência útil de 1.000 W, $t=Q/P=168$ s. A opção mais próxima é 160 s; o valor calculado não é exatamente 160 s.