Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

PROSEL 2001 Prova Objetiva — Questões de Física comentadas — Método TEF

Física · questões 11, 13, 40, 53, 54 e 55 (1ª fase)

Enunciados fiéis ao documento oficial da UEPA, com as figuras originais. O gabarito é o oficial e as resoluções foram acrescentadas separadamente.

Dados da prova

Prova: PROSEL 2001Modalidade: ObjetivaDisciplina: FísicaQuestões: 11, 13, 40, 53, 54 e 55

Na figura-fonte da questão 11, o intervalo da luz visível e a constante de Planck aparecem com unidades grafadas de forma imprecisa (“mm” e “eV”); aqui foram transcritos como µm e eV·s.

ObjetivaDiscursiva
11

Ondas — Ondas eletromagnéticas — Espectro e efeito estufa

Gráfico da intensidade em função do comprimento de onda para o Sol (6000 K) e a Terra (253 K)

O aumento da temperatura do planeta é uma preocupação mundial. Um dos fatores que contribui para isso é a emissão de gases provenientes da queima de combustíveis fósseis. Particularmente, o CO2 apesar de ser transparente à radiação solar incidente, absorve e re-emite radiação térmica proveniente da superfície da Terra, no chamado efeito estufa. Sabendo que o CO2 absorve radiação no comprimento de onda da ordem de $10\,\mu\text{m}$ e considerando a figura acima, analise as seguintes afirmações:

I. A freqüência de emissão do CO2 é de $3{,}0\times10^{13}\,\text{Hz}$.

II. O espectro de emissão da Terra está dentro do espectro visível pelo homem.

III. A contribuição do CO2 para o efeito estufa se deve à sua capacidade de absorver e reemitir radiação infravermelha no espectro de emissão da Terra.

Dentre as afirmações acima está(ão) correta(s) apenas:

Dados: constante de Planck $=4{,}2\times10^{-15}\,\text{eV·s}$; velocidade da luz $=3{,}0\times10^{8}\,\text{m/s}$; intervalo de comprimento de onda da luz visível $=0{,}4\,\mu\text{m}-0{,}7\,\mu\text{m}$.

a)I
b)III
c)I e II
d)II e III
e)I e III

Gabarito oficial

e)
Resolução

I — correta. Com $c=\lambda f$:

$f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{10\times10^{-6}}=3{,}0\times10^{13}\,\text{Hz}$.

II — falsa. A curva da Terra (253 K) tem máximo em torno de $10$ a $20\,\mu\text{m}$, região do infravermelho, muito acima do intervalo visível ($0{,}4$ a $0{,}7\,\mu\text{m}$).

III — correta. O CO2 absorve e reemite justamente a radiação infravermelha emitida pela Terra, retendo energia na atmosfera: é o efeito estufa.

Alternativa correta: e)

13

Mecânica — Hidrostática — Variação de pressão e marés

Na região de estuário em que se situa Belém as marés são um fenômeno característico. A oscilação no nível das águas provoca variações de pressão que contribuem para mover sedimentos no fundo dos rios e Baía do Guajará. Considerando que a diferença de nível entre a preamar e a baixa-mar seja de $3{,}0\,\text{m}$, a variação da força hidrostática, devido à maré, em um metro quadrado no fundo da baía, em N, é:

Dados: aceleração da gravidade $=10\,\text{m/s}^2$; densidade da água $=1000\,\text{kg/m}^3$.

a)$3\times10^{4}$
b)$6\times10^{5}$
c)$3\times10^{5}$
d)$10^{5}$
e)$10^{4}$

Gabarito oficial

a)
Resolução

A variação de pressão hidrostática vale

$\Delta p=\rho g\,\Delta h=1000\cdot10\cdot3{,}0=3{,}0\times10^{4}\,\text{Pa}$.

Em $A=1\,\text{m}^2$, a variação da força é

$\Delta F=\Delta p\cdot A=3\times10^{4}\,\text{N}$.

Alternativa correta: a)

40

Óptica — Espelhos esféricos — Antenas parabólicas

O avanço das telecomunicações tem sido fundamental para superar as grandes distâncias. Em nosso Estado, atualmente, antenas parabólicas são comuns em cidades afastadas dos grandes centros urbanos. Considerando que antenas parabólicas se comportam como espelhos esféricos de pequena abertura, analise as afirmações abaixo:

I. Os raios associados às ondas eletromagnéticas retransmitidas pelos satélites de comunicação, ao incidirem em uma antena, podem ser considerados praticamente paralelos entre si.

II. A forma da antena garante que raios que incidem paralelamente ao seu eixo reflitam-se, convergindo no foco onde se posiciona o sensor.

III. A forma esférica poderia ser empregada para antenas de grande abertura pois a propriedade de focalização de um espelho esférico independe de suas dimensões.

Dentre as afirmações acima está(ão) correta(s) apenas:

a)I
b)I e III
c)II e III
d)I e II
e)I, II e III

Gabarito oficial

d)
Resolução

I — correta. O satélite está a uma distância enorme da antena; os raios que dele chegam são praticamente paralelos.

II — correta. Raios paralelos ao eixo principal, ao refletirem no espelho côncavo, convergem para o foco, onde fica o sensor.

III — falsa. A focalização de um espelho esférico só é boa para raios próximos ao eixo (condições de Gauss, pequena abertura). Em grandes aberturas surge a aberração esférica e os raios não convergem para um único ponto.

Alternativa correta: d)

53

Eletricidade — Eletrodinâmica — Descarga elétrica e relâmpagos

Uma afirmação da cultura popular em nosso Estado, particularmente nas cidades do interior, explica os efeitos de relâmpagos na derrubada de árvores como sendo causados por pedras que atingem a árvore em altíssima velocidade. Cientificamente entretanto, o fenômeno pode ser explicado como conseqüência de uma descarga elétrica. Considerando a explicação física para este fenômeno, analise as afirmações abaixo:

I. Nos líquidos e gases presentes no interior da árvore, a corrente elétrica é constituída pelo movimento de íons e elétrons.

II. No relâmpago, a descarga elétrica é provocada por indução eletromagnética.

III. O súbito aumento de temperatura devido à intensa corrente elétrica provoca a expansão de gases no interior da árvore causando a sua ruptura.

Dentre as afirmações acima está(ão) correta(s) apenas:

a)I
b)I e II
c)III
d)II e III
e)I e III

Gabarito oficial

e)
Resolução

I — correta. Em líquidos (seiva) e gases ionizados, a corrente é formada pelo movimento de íons e de elétrons.

II — falsa. O relâmpago é uma descarga eletrostática: o acúmulo de cargas na nuvem e no solo cria um campo elétrico intenso que ioniza o ar. Não se trata de indução eletromagnética.

III — correta. A corrente intensa aquece muito e quase instantaneamente a umidade e os gases no interior do tronco; a expansão brusca rompe a árvore (efeito Joule).

Alternativa correta: e)

54

Termologia — Calorimetria — Calor específico

O tacacá é um dos símbolos mais representativos da culinária paraense. Os apreciadores constatam que a goma tem papel determinante para manter o tacacá quente por mais tempo. Isto ocorre porque…

a)A goma tem maior condutibilidade térmica que o tucupi.
b)A goma tem maior calor específico que o tucupi.
c)A goma aumenta as correntes de convecção no interior do tacacá.
d)O tucupi tem maior calor específico que a goma.
e)O tucupi tem maior condutibilidade térmica que a goma.

Gabarito oficial

b)
Resolução

Pela equação fundamental da calorimetria, $Q=mc\,\Delta T$: para a mesma massa e a mesma energia perdida, quanto maior o calor específico $c$, menor a variação de temperatura. A goma, com maior calor específico, esfria mais lentamente e mantém o tacacá quente por mais tempo.

As demais alternativas apontam efeitos que facilitariam a perda de calor (maior condutibilidade ou mais convecção).

Alternativa correta: b)

55

Mecânica — Hidrodinâmica — Linhas de corrente e pressão

Modelo de asa imerso em correnteza, com linhas de corrente e os pontos A (abaixo) e B (acima)

No período entre 1875 e 1880 o notável paraense Júlio César realizou experimentos hidrodinâmicos utilizando modelos de madeira (miriti) em forma de aves para compreender o vôo dos pássaros. A partir do movimento dos modelos, quando abandonados do fundo de igarapés, Júlio César observou que, para determinada inclinação das asas “o modelo deslizava por baixo d’água seguindo uma direção oblíqua à superfície, indo emergir no outro extremo do igarapé”, descobrindo assim a forma aerodinâmica que as aeronaves teriam no futuro. Com base no texto analise as afirmações a seguir:

I. Sendo o miriti menos denso que a água, o modelo ficaria no fundo caso a água estivesse parada.

II. O fato de Júlio César fazer uso da velocidade da correnteza através do modelo, para simular o seu vôo no ar, se justifica pelo princípio da relatividade galileana.

III. Uma das causas da ascensão do modelo é a diferença de pressão dinâmica entre os pontos A e B indicados na figura.

Dentre as afirmações acima está(ão) correta(s) apenas:

a)I
b)II
c)I e II
d)II e III
e)I e III

Gabarito oficial

d)
Resolução

I — falsa. Um corpo menos denso que a água sofre empuxo maior que o peso e flutua; em água parada o modelo subiria, não ficaria no fundo.

II — correta. Pela relatividade galileana, as leis da mecânica são as mesmas em referenciais inerciais: tanto faz a água escoar com velocidade $v$ sobre o modelo parado, quanto o modelo se deslocar com $-v$ na água parada.

III — correta. Acima do modelo (B) as linhas de corrente são mais próximas, a velocidade é maior e, pela equação de Bernoulli, a pressão é menor que em A. A diferença de pressão gera uma força resultante para cima, que contribui para a ascensão.

Alternativa correta: d)