Provas Anteriores | UEPA · PRISE VII · 2ª Etapa · Acesso 2005 | Física

Mecânica — Hidrostática — Empuxo e densidade

Saturno, denominado planeta dos anéis, está muito distante do Sol, levando quase trinta anos para dar uma volta completa em sua órbita. Possui um volume de aproximadamente 10²⁴ m³ e massa da ordem de 6 × 10²⁶ kg. Suponha que uma esfera de densidade igual à do planeta Saturno seja colocada em cada um dos recipientes contendo líquidos de densidades de acordo com a figura: álcool — 800 kg/m³; água — 1.000 kg/m³; mercúrio — 13.600 kg/m³.

Analise as afirmativas sobre o que acontecerá com a esfera nos três líquidos:

I. Afundará no álcool e flutuará na água e no mercúrio.
II. Flutuará nos três recipientes.
III. Sofrerá o mesmo empuxo nos três líquidos.
IV. Sofrerá maior empuxo no mercúrio.

Estão corretas somente:

a)I, II e IV

b)I e III

c)I, III e IV

d)II e III

e)II e IV.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Densidade de Saturno: $\rho=\dfrac{m}{V}=\dfrac{6\times10^{26}}{10^{24}}=600\ \text{kg/m}^3$.

Como 600 kg/m³ é menor que as densidades do álcool (800), da água (1000) e do mercúrio (13 600), a esfera flutua nos três líquidos — I é falsa e II é verdadeira.

Flutuando em equilíbrio, o empuxo é igual ao peso da esfera em qualquer dos líquidos: o empuxo é o mesmo nos três (III verdadeira, IV falsa). O que muda é o volume submerso, menor no mercúrio.

Corretas: II e III.

Alternativa correta: d

Termologia — Transmissão de Calor — Processos de propagação do calor

Sobre o fluxo de calor no interior da Terra, o gradiente geotérmico da crosta e o aquecimento da superfície pelo Sol, relacione cada fenômeno ao processo correspondente:

I. O calor transferido do núcleo movimenta a massa fluida do manto.
II. Na crosta, o calor passa das rochas mais profundas para as camadas superiores.
III. A superfície recebe energia do Sol durante o dia e libera calor para a atmosfera à noite.

a)I — condução; II — convecção; III — radiação.

b)I — convecção; II — radiação; III — condução.

c)I — radiação; II — condução; III — convecção.

d)I — condução; II — radiação; III — convecção.

e)I — convecção; II — condução; III — radiação.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

I — convecção: o calor do núcleo movimenta a massa fluida do manto (correntes de convecção).

II — condução: na crosta sólida, o calor passa das rochas mais profundas para as superiores sem transporte de matéria.

III — radiação: a energia do Sol chega pelo vácuo como onda eletromagnética, e a superfície também emite radiação térmica à noite.

Alternativa correta: e

Termologia — Calorimetria — Calor específico e resfriamento

Trajes espaciais usam água circulando por tubos em contato com o corpo para absorver o calor liberado pelo astronauta. A taxa metabólica média é de aproximadamente 200 kcal/h. Analise:

I. Se toda a energia de uma hora aquecesse 10 litros de água, sua temperatura subiria 20 °C.
II. A água é usada por ter alto calor específico.
III. O sistema seria mais eficiente com mercúrio, por ser melhor condutor de calor.
IV. Sem resfriamento, o interior do traje ficaria muito mais quente que o corpo.

a)I e II

b)I, III e IV

c)I, II e IV

d)II e III

e)III e IV.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

I — correta. Em uma hora, $Q=200\ \text{kcal}=200\,000\ \text{cal}$. Para 10 L (10 000 g) de água: $\Delta T=\dfrac{Q}{mc}=\dfrac{200\,000}{10\,000\cdot1}=20\ \text{°C}$.

II — correta. O alto calor específico permite absorver muita energia com pequena variação de temperatura.

III — incorreta. O mercúrio tem calor específico muito baixo (cerca de 30 vezes menor que o da água): esquentaria rapidamente, além de ser tóxico e muito denso.

IV — correta. Sem a remoção do calor metabólico, o interior do traje aqueceria continuamente.

Alternativa correta: c

Termologia — Transmissão de Calor — Efeito estufa e radiação térmica

Sobre o efeito estufa, analise:

I. O vidro permite a passagem de luz, mas dificulta a passagem da radiação térmica, aquecendo o interior de uma estufa.
II. O efeito natural é importante para a vida; sua intensificação pode elevar a temperatura do planeta.
III. A radiação absorvida pela Terra seria reemitida como raios ultravioleta, absorvidos principalmente por gás carbônico, vapor d’água e metano.
IV. A Lua não apresenta efeito estufa por não possuir atmosfera, o que contribui para grandes variações de temperatura.

a)I, II e IV

b)I, II e III

c)I, III e IV

d)I e II

e)II e IV.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

I — correta. O vidro deixa passar a luz visível, mas é pouco transparente ao infravermelho emitido pelo interior aquecido.

II — correta. O efeito estufa natural mantém a Terra habitável; sua intensificação eleva a temperatura média.

III — incorreta. A Terra reemite a energia principalmente como radiação infravermelha, não ultravioleta.

IV — correta. Sem atmosfera, a Lua não retém calor e tem enormes variações de temperatura entre dia e noite.

Alternativa correta: a

Ondulatória — Ondas — Ondas sísmicas e refração

Em levantamentos sísmicos no mar, ondas mecânicas são geradas na água e penetram nas rochas. Analise:

I. Ao passar da água para a rocha, a frequência diminui.
II. Na água a onda é longitudinal; nas rochas pode ser transversal e longitudinal.
III. Ao passar da água para a rocha, o comprimento de onda diminui.
IV. A velocidade das ondas mecânicas é maior nas rochas do que na água.

a)I e II

b)II e III

c)III e IV

d)I, II e III

e)I e IV.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Sem alternativa correta

Resolução comentada

I — incorreta. A frequência é imposta pela fonte e não muda na refração.

II — correta. Em fluidos só há ondas longitudinais; em sólidos há ondas longitudinais (P) e transversais (S), como mostra a figura.

III — incorreta. Como a onda é mais rápida na rocha e a frequência não muda, $\lambda=v/f$ aumenta ao passar da água para a rocha.

IV — correta. As ondas mecânicas se propagam mais rapidamente nas rochas do que na água.

Observação: a análise indica II e IV corretas, combinação que não consta das alternativas (conferido com a página original da prova). A questão fica sem alternativa correta; vale conferir o gabarito oficial quando disponível.

Sem alternativa correta como redigida (análise: II e IV).

Mecânica — Oscilações — Período do pêndulo simples

Um pêndulo metálico é usado para medir g em Belém. O mesmo pêndulo é levado à superfície de Marte, onde a temperatura é −50 °C e a gravidade vale metade da terrestre. O que ocorre com o período?

a)Fica mais curto, pois diminuem o comprimento e a gravidade.

b)Permanece igual, pois os efeitos se compensam.

c)Fica mais longo, apesar da diminuição do comprimento, devido à menor gravidade.

d)Diminui, pois o comprimento aumenta ligeiramente.

e)Aumenta para o dobro do valor na Terra.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

O período do pêndulo simples é $T=2\pi\sqrt{L/g}$.

A −50 °C o fio metálico se contrai ligeiramente ($L$ diminui um pouco), o que tenderia a reduzir o período. Mas a gravidade cai à metade, e esse efeito domina: $T$ fica cerca de $\sqrt2\approx1{,}4$ vez maior.

O período em Marte é mais longo, apesar da diminuição do comprimento. Não chega ao dobro, pois depende de $\sqrt{1/g}$.

Alternativa correta: c

Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Propagação de sinais eletromagnéticos

Marte pode estar a 60 × 10⁶ km da Terra. O sinal eletromagnético propaga-se a 3 × 10⁵ km/s. Analise:

I. Seria mais eficiente enviar diretamente uma onda sonora, embora sua intensidade precisasse ser enorme.
II. Considerando apenas a variação de densidade causada pela temperatura, o som se propaga mais rapidamente durante o dia marciano.
III. Um comando enviado da Terra chegaria ao robô pelo menos 3 min 20 s depois.
IV. Uma onda eletromagnética de 60 MHz teria comprimento de onda de 2 m.

a)I e II

b)II e III

c)III e IV

d)I, II e IV

e)I, III e IV.

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Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

I — incorreta. O som é onda mecânica e não se propaga no vácuo entre a Terra e Marte.

II — correta. De dia a temperatura é maior, a densidade do gás menor, e o som se propaga mais rapidamente.

III — correta. $\Delta t=\dfrac{60\times10^{6}\ \text{km}}{3\times10^{5}\ \text{km/s}}=200\ \text{s}=3\ \text{min}\ 20\ \text{s}$.

IV — incorreta. $\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^{8}}{60\times10^{6}}=5\ \text{m}$, não 2 m.

Corretas: II e III.

Alternativa correta: b

PRISE VII 2ª Etapa · Acesso 2005 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova

Mecânica — Hidrostática — Empuxo e densidade

Termologia — Transmissão de Calor — Processos de propagação do calor

Termologia — Calorimetria — Calor específico e resfriamento

Termologia — Transmissão de Calor — Efeito estufa e radiação térmica

Ondulatória — Ondas — Ondas sísmicas e refração

Mecânica — Oscilações — Período do pêndulo simples

Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Propagação de sinais eletromagnéticos