UNAMA 2011.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Centro Universitário da Amazônia
Processo Seletivo 2011/2 · Prova de Física (Q17–21) — resolução comentada Método TEF.
Instituição UNAMA
Processo seletivo Processo Seletivo UNAMA 2011/2
Prova 50 questões objetivas (4 alternativas) e Redação; sem gabarito oficial no material — respostas obtidas pela resolução
Física Questões 17–21
Q17
Termodinâmica — Ciclo de Carnot — Rendimento com temperaturas em K e em °C
Em um centro de pesquisa são projetadas duas máquinas de Carnot. Uma delas denominada MaqC1 opera entre dois reservatórios a temperaturas de 327 K e 427 K, e a outra denominada MaqC2 opera entre 327 °C e 427 °C. Com essas informações pode-se afirmar que
A)o rendimento de MaqC1 é maior que o rendimento de MaqC2.
B)o rendimento de MaqC1 é menor que o rendimento de MaqC1.
C)as duas máquinas possuem rendimentos iguais.
D)MaqC1 trabalha com os limites de temperaturas maiores que MaqC2.
Gabarito
A
Resolução
No rendimento de Carnot, $\eta=1-\dfrac{T_f}{T_q}$, as temperaturas devem estar em kelvin.
Para MaqC1: $\eta_1=1-\dfrac{327}{427}\approx0{,}234$, ou 23,4 %. Para MaqC2: $327\,°C=600$ K e $427\,°C=700$ K, de modo que $\eta_2=1-\dfrac{600}{700}\approx0{,}143$, ou 14,3 %.
Então $\eta_1>\eta_2$. As faixas de temperatura de MaqC2 são, em kelvin, maiores que as de MaqC1, o que não implica maior rendimento: o que importa é a razão $T_f/T_q$.
Q18
Trabalho e Energia — Potência média — Subida do Empire State Building
Com base no texto, assinale a alternativa correta.
01/02/2011 — Alemão vence corrida ao subir 86 andares em 10 minutos. Centenas de corredores de todo o mundo participaram nesta terça-feira da prova anual de subida do Empire State Building, um dos cartões-postais de Nova York. O vencedor foi o alemão Thomas Dold, que subiu os 1.576 degraus dos 86 andares — do lobby do edifício até a área de observação — em 10min10s. Entre as mulheres, a vencedora foi a australiana Alice McNamara com 13min03s. A competição faz parte do calendário mundial de corridas verticais. O recorde da subida do Empire State Building é do australiano Paul Crake, que em 2003 fez o tempo de 9min33s. Fonte: folha.uol.com.br
A)Pode-se afirmar que a potência média despendida por todos os participantes foi a mesma, desde que tenham completado a prova.
B)Considerando que a massa de Thomas Dold em 2011 é igual a de Paul Crake quando este realizou a prova, em 2003, pode-se dizer que a potência média despendida por Thomas Dold é menor que aquela despendida por Paul Crake no seu recorde.
C)Independente da massa de Alice McNamara, pode-se afirmar que a potência média despendida por essa atleta foi maior que a de todos os participantes.
D)No final da prova, considerando que todos os participantes tenham permanecido na área de observação após subir os 1 576 degraus, pode-se afirmar que todos possuem a mesma energia potencial gravitacional em relação ao ponto de partida, o lobby do edifício.
Gabarito
B
Resolução
A potência média na subida é $P=\dfrac{mgh}{\Delta t}$. O desnível $h$ é o mesmo para todos, mas a massa e o tempo variam. Por isso a potência não é igual para todos os participantes, e a de Alice não pode ser comparada sem conhecer a massa. A energia potencial final também difere, pois $E_p=mgh$ depende da massa.
Para Dold e Crake, com a mesma massa e o mesmo $h$, a potência é inversamente proporcional ao tempo. Dold gastou $10\text{ min }10\text{ s}=610$ s e o recorde de Crake foi $9\text{ min }33\text{ s}=573$ s. Como $610>573$, a potência média de Dold é menor que a de Crake.
Q19
Ondulatória — Luz e som — Cores dos lasers e qualidades do som
Considere-se fazendo parte da plateia de um grandioso e bem produzido show de um renomado cantor de linda voz e grande técnica vocal, onde, entre outras coisas, o cenário contém vários jogos de luzes, inclusive luz proveniente de um LASER emitindo luz azul, outro LASER produzindo luz vermelha e outro emitindo luz verde.
Com base no texto acima, analise as seguintes proposições:
I. Na apreciação do show, como um todo, os espectadores estavam percebendo somente ondas longitudinais. II. A luz azul emitida por um dos LASERS possui comprimento de luz associado maior que o da luz verde emitida por outro LASER. III. Dentre as luzes emitidas pelos LASERS, a de menor frequência é a da luz vermelha, em comparação às luzes verde e azul. IV. Quando as pregas vocais do cantor emitem um som mais forte, significa que esse som era mais alto.
O correto está em
A)I, II, III e IV.
B)II e III.
C)IV.
D)III.
Gabarito
D
Resolução
I é falsa: a luz é onda eletromagnética, transversal, e só o som é longitudinal, de modo que os espectadores percebiam os dois tipos.
II é falsa: o azul tem frequência maior que o verde e, como $\lambda=\dfrac cf$, comprimento de onda menor.
III é verdadeira: entre vermelho, verde e azul, o vermelho tem a menor frequência.
IV é falsa: som forte ou fraco se refere à intensidade (amplitude), e som alto ou baixo, à altura, que depende da frequência.
Q20
Eletrodinâmica — Associação de resistores — Reostato em paralelo com resistor, em série com a lâmpada
No projeto de um trecho de circuito temos uma lâmpada de especificação 48 W — 24 V, uma resistência de 5 $\Omega$ e um reostato. Entre os terminais X e Y uma fonte estabelecerá uma ddp de 30 V. Qual deve ser a resistência no reostato para que a lâmpada dissipe a potência indicada na especificação?
A)7,5 $\Omega$
B)5 $\Omega$
C)12 $\Omega$
D)6,5 $\Omega$
Gabarito
A
Resolução
Pela figura, o resistor de 5 Ω e o reostato estão ligados entre X e o nó que alimenta a lâmpada, e portanto em paralelo entre si. Esse conjunto está em série com a lâmpada.
Para dissipar 48 W sob 24 V, a lâmpada é percorrida por $i=\dfrac PU=\dfrac{48}{24}=2$ A. Como a fonte aplica 30 V, a tensão sobre o conjunto em paralelo é $30-24=6$ V.
Essa corrente de 2 A atravessa a associação, cuja resistência equivalente é $R_{eq}=\dfrac{6}{2}=3\ \Omega$. Então $\dfrac{5R}{5+R}=3$, daí $5R=15+3R$ e $R=7{,}5\ \Omega$.
Q21
Hidrodinâmica — Equação da continuidade — Tubo com três bitolas
Um trecho de uma canalização de água é composta por tubos de três bitolas de áreas, cujos valores nas seções transversais obedecem à relação $A_1>A_2>A_3$. As velocidades dos fluxos nas diferentes bitolas são $V_1$, $V_2$ e $V_3$. Estando o fluxo em regime permanente e com a água tomando todo o espaço da canalização, podemos afirmar que a(s)
A)velocidades $V_1$, $V_2$ e $V_3$ possuem um mesmo valor.
B)vazões em qualquer uma das seções transversais ($A_1$, $A_2$ e $A_3$) possuem um mesmo valor.
C)vazão na seção transversal $A_1$ é maior do que aquela verificada na seção $A_3$.
D)velocidade $V_1$ é maior que a velocidade $V_3$.
Gabarito
B
Resolução
Em regime permanente, com a água preenchendo toda a tubulação e sem fontes ou perdas, vale a equação da continuidade: a vazão $Q=A\,v$ é a mesma em todas as seções, $A_1V_1=A_2V_2=A_3V_3$.
Como $A_1>A_2>A_3$, as velocidades têm de obedecer a $V_1\lt V_2\lt V_3$: a água é mais rápida no trecho mais estreito. Por isso $V_1$ não é igual às demais, nem maior que $V_3$, e a vazão em $A_1$ não é maior que em $A_3$.
