UNAMA 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Centro Universitário da Amazônia
Processo Seletivo 2011/1 · Prova de Física (Q17–21) — resolução comentada Método TEF.
Instituição UNAMA
Processo seletivo Processo Seletivo UNAMA 2011/1
Prova 50 questões objetivas (4 alternativas) e Redação; sem gabarito oficial no material — respostas obtidas pela resolução
Física Questões 17–21
Q17
Ondulatória — Conceitos Básicos — Energia do fóton: Comprimentos de onda de lasers
Nos dias de hoje, a tecnologia LASER está presente numa vasta variedade de dispositivos e aparelhos. Só para citar alguns: CD players, aparelhos de cortes cirúrgicos, brocas de dentista, máquinas de corte de metal, e sistemas de medição, etc... Dependendo de sua aplicação e finalidade, os lasers são fabricados a partir de diversos materiais, os quais fornecem fótons luminosos de diferentes comprimentos de ondas associados e, por conseguinte diferentes energias.
Eis alguns dos lasers mais comuns e seus comprimentos de onda de emissão:
A)os fótons emitidos pelo laser de Dióxido de carbono (infravermelho) são os de menor energia dentre os lasers apresentados.
B)os fótons emitidos por quaisquer um dos laser terão a mesma energia se os mesmos se propagarem no vácuo.
C)os fótons emitidos pelo laser de Hélio-neônio (verde) possuem mais energia quando comparados com aqueles emitidos pelo laser de Nitrogênio (UV).
D)sob ponto de vista da óptica geométrica, um raio emitido pelo laser de Fluoreto de argônio (UV), terá maior velocidade que um raio emitido por um de Rubi (CrAlO3) (vermelho), se ambos propagarem-se em um determinado meio que não seja o vácuo, como a água por exemplo.
Gabarito
A
Resolução
Para o fóton, $E=hf=\dfrac{hc}{\lambda}$: quanto maior o comprimento de onda, menor a energia. O laser de dióxido de carbono tem $\lambda=10\,600$ nm, o maior da tabela, e seus fótons são os menos energéticos.
No vácuo as luzes têm a mesma velocidade, mas energias diferentes, pois a energia depende da frequência. O fóton do hélio-neônio (543 nm) tem menos energia que o do nitrogênio (337 nm). Em um meio material como a água, o índice de refração é maior para o ultravioleta que para o vermelho, e por isso o UV é o mais lento ($v=c/n$).
Q18
Mecânica — Gravitação — Leis de Kepler: Energia cinética de um exoplaneta
Cada vez mais a mídia especializada em ciências, noticia a descoberta de novos exoplanetas (chamados assim por estarem fora do sistema solar). O fato de estarem longe do nosso sistema não os exime de obedecerem às Leis de Kepler. Isso quer dizer que
A)a estrela de um desses sistemas planetários encontra-se exatamente no centro da órbita dos planetas.
B)a energia cinética de um desses planetas é máxima no seu periélio e mínima no afélio.
C)a energia cinética de um desses planetas é máxima no seu afélio e mínima no periélio.
D)em todos os pontos da órbita de um desses planetas sua velocidade possui o mesmo valor.
Gabarito
B
Resolução
A primeira lei de Kepler diz que a órbita é uma elipse com a estrela em um dos focos, e não no centro. Pela segunda lei, a reta que liga o planeta à estrela varre áreas iguais em tempos iguais, de modo que o planeta é mais veloz quando mais perto da estrela (periélio) e mais lento quando mais longe (afélio).
Como $E_c=\dfrac{mv^2}{2}$, a energia cinética é máxima no periélio e mínima no afélio. A velocidade, portanto, não é a mesma em todos os pontos.
Q19
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistores em paralelo: Potência e energia com R₂ = 3R₁
Devido a necessidades técnicas, dois resistores cujas resistências são $R_1$ e $R_2=3R_1$, foram ligados a uma bateria segundo o esquema apresentado a seguir:
Analisando esse esquema, pode-se afirmar que
A)a potência dissipada em $R_2$ é o triplo daquela dissipada em $R_1$.
B)a potência dissipada pela resistência equivalente dos dois resistores será quatro vezes maior que aquela dissipada por $R_1$ individualmente.
C)para um determinado intervalo de tempo, a energia elétrica dissipada pela resistência equivalente dos dois resistores associados será quatro terços daquela dissipada em $R_1$ individualmente.
D)a tensão elétrica a que $R_1$ está submetido é três vezes menor daquela em $R_2$.
Gabarito
C
Resolução
Na figura, as duas extremidades de $R_1$ e de $R_2$ estão ligadas aos mesmos dois pontos, e os resistores estão em paralelo, sob a mesma tensão $U$. Por isso a quarta afirmação é falsa.
Como $P=\dfrac{U^2}{R}$, com $R_2=3R_1$ resulta $P_2=\dfrac{P_1}{3}$, e não o triplo. A resistência equivalente é $R_{eq}=\dfrac{R_1\cdot3R_1}{4R_1}=\dfrac34R_1$.
Então $P_{eq}=\dfrac{U^2}{R_{eq}}=\dfrac43\dfrac{U^2}{R_1}=\dfrac43P_1$. Em um mesmo intervalo de tempo, $E=P\,\Delta t$, e a energia dissipada pela equivalente é $\dfrac43$ da de $R_1$. A potência da equivalente é, assim, $\dfrac43$ de $P_1$, e não o quádruplo.
Q20
Termologia — Gases Ideais — Temperatura e volume no diagrama p × V
Num laboratório de pesquisa de novas fontes de energia, verificou-se que um determinado gás ideal em um estado inicial X sofre uma transformação, levando-o até o estado Y e finalizando no estado Z. Essas transformações estão no diagrama pressão × volume a seguir:
Com base no diagrama, pode-se afirmar que os valores de $T_X$ e $V_X$ valem, respectivamente:
A)160 K e, aproximadamente 2,7 $\ell$.
B)aproximadamente 62,5 K e, aproximadamente 3,8 $\ell$.
C)100 K e 2 $\ell$.
D)112 K e 1,5 $\ell$.
Gabarito
A
Resolução
De Y a Z a pressão é constante, igual a 4 atm. Nesse trecho vale $\dfrac{V_Y}{T_Y}=\dfrac{V_Z}{T_Z}$, e então $T_Y=T_Z\cdot\dfrac{V_Y}{V_Z}=100\cdot\dfrac85=160$ K.
Os estados X e Y estão sobre a mesma isoterma, a curva tracejada $T_X$, pelo que $T_X=T_Y=160$ K.
Na isoterma, $p_XV_X=p_YV_Y$, ou $12\,V_X=4\cdot8$, o que dá $V_X=\dfrac{32}{12}\approx2{,}7\ \ell$.
Q21
Mecânica — Hidrodinâmica — Equação de Bernoulli: Fluxo de ar entre duas folhas
A figura abaixo representa duas folhas de papel fixas apenas na parte superior, com o restante livre. Entre elas, faz-se passar um fluxo de ar contínuo e constante na direção e sentido apresentado na figura. Com respeito à situação apresentada, pode-se afirmar que
A)as folhas vão se afastar, pois, com o fluxo, cria-se uma região de alta pressão entre elas.
B)as folhas vão se afastar, pois, com o fluxo, aumenta-se a quantidade de ar entre elas e, por isso, o excesso de ar vai afastá-las.
C)as folhas vão se aproximar, pois, com o fluxo, cria-se uma região de baixa pressão entre elas.
D)as folhas vão sacudir aleatoriamente, pois, devido o fluxo, aumenta-se a agitação das moléculas de ar próximo a elas.
Gabarito
C
Resolução
Pela equação de Bernoulli, $p+\dfrac{\rho v^2}{2}=\text{constante}$ ao longo de uma linha de corrente: onde a velocidade do ar é maior, a pressão é menor.
Entre as folhas o ar está em movimento, e do lado de fora está praticamente parado, à pressão atmosférica. A pressão entre as folhas fica menor que a de fora, e a diferença empurra as folhas uma contra a outra: elas se aproximam.
