UEPB 2010 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Coitado do Cascão!!! Quase era atropelado. Por sorte o carro estava a uma velocidade de 36 km/h e foi possível o motorista frear bruscamente,
provocando no carro uma aceleração de –2,0 m/s² e parar o carro, evitando atropelá-lo. Nessas circunstâncias, qual é a distância percorrida
em metros, pelo carro, no instante em que o motorista pisa no freio até parar?

Em física, o conceito de trabalho é diferente daquele que temos no
diaadia. Nesse caso, trabalho está associado ao desempenho de
algum serviço ou tarefa, que pode ou não exigir força ou
deslocamento. (...) (Gaspar, Alberto. Física. 1ª ed.,vol. único. São
Paulo: Ática, 2004, p. 140)

Observe, nas situações abaixo descritas, a adequação ou não do
conceito físico de trabalho.

Situação I: Quando um alpinista sobe uma montanha, o trabalho
efetuado sobre ela pela força gravitacional, entre a base e o topo, é o
mesmo, quer o caminho seguido seja íngreme e curto, quer seja menos
íngreme e mais longo.

Situação II: Se um criança arrasta um caixote em um plano horizontal
entre dois pontos A e B, o trabalho efetuado pela força de atrito que
atua no caixote será o mesmo, quer o caixote seja arrastado em uma
trajetória curvilínea ou ao longo da trajetória mais curta entre A e B.

Situação III: O trabalho realizado sobre um corpo por uma força
conservativa é nulo quando a trajetória descrita pelo corpo é um
percurso fechado.

Para as situações supracitadas, em relação ao conceito físico de
trabalho, é(são) correta(s) apenas a(as) proposição(ões)

Um motorista dirigindo o automóvel percebe que uma das rodas
traseira está baixa e utiliza-se do macaco hidráulico (que consiste de
dois pistões cilíndricos, de áreas diferentes, conectados por um tubo
preenchido de óleo) para elevar o automóvel, com massa de 1080 kg.
Sabendo que o pistão do lado do motorista tem um diâmetro de
10,0 cm e do lado do carro tem um diâmetro de 30,0 cm, e a aceleração
da gravidade local é aproximadamente igual a 10 m/s², qual é a força,
em newtons, que deve ser exercida pelo motorista para elevar o
automóvel?

Leia o texto II, a seguir, para responder à questão 24

No dia 07/08/2004 os alpinistas Rodrigo Raineri, 35, e Vitor Negrete,
36 se tornaram os primeiros brasileiros a alcançar o cume do Monte
Aconcágua na Argentina, a maior montanha das Américas com 6.962m
de altura na estação mais fria do ano. (...) As tempestades de neve e
as baixas temperaturas, que beiram os 25 °C negativos são as
dificuldades da escalada, já que a subida é feita pela face noroeste, a
mais usual e que não possui muita dificuldade técnica. (...) (Disponível
em: http://www.altamontanha.com/altamontanha/noticias/
noticias_id=37650.asp)

Acerca do assunto tratado no texto II, em relação à explicação para o
fato de ser muito frio no cume das montanhas, podemos afirmar que

I - o ar quente da superfície da terra, ao subir pela encosta de uma
montanha, sua pressão diminui, o que permite que ele se expanda
e se resfrie adiabaticamente. Essa expansão adiabática acontece
em função da energia interna do gás, que leva a uma diminuição
de sua temperatura.

II - quanto mais próximo do solo, mais quente é o ar, pois é aquecido
pelo calor do sol que a terra absorve e propaga por condução.
Por isso, no cume das grandes montanhas, sem o aquecimento,
o ar fica sempre muito frio, pois está mais distante do solo.

III - o ar quente da superfície da terra, com o aumento da altitude,
fica menos rarefeito, as moléculas ficam mais distantes umas
das outras, diminuindo a condução de calor e fazendo com que
o ar tenda a ficar mais frio no cume das grandes montanhas.

Após a análise feita, conclui-se que é(são) correta(s) apena(s) a(s)
proposição(ões)

Leia o texto III, a seguir, para responder à questão 25

Um forno de microondas produz ondas eletromagnéticas de
frequência aproximadamente a 2500 MHz (2,5 x 10⁹ Hz) que é gerada
por um magnétron e irradiada por um ventilador de metal, que fica
localizado na parte superior do aparelho, para o interior do mesmo.
Através do processo de ressonância, as moléculas de água existentes
nos alimentos absorvem essas ondas, as quais fazem aumentar a
agitação das mesmas, provocando assim o aquecimento dos alimentos
de fora para dentro. Veja o esquema abaixo. Fonte:
www.brasilescola.com/fisica/forno-microondas.htm (com
adaptações)

Acerca do assunto tratado no texto III, resolva a seguinte situação-
problema: Em um forno de microondas é colocado meio litro de água
(500 g) a uma temperatura de 30 °C. Suponha que as microondas
produzem 10.000 cal/min na água e despreze a capacidade térmica do
copo. Sabendo-se que o calor específico da água é de 1,0 cal/g °C, o
tempo necessário para aquecer meio litro de água, em minutos, a uma
temperatura de 80 °C, é

Leia o texto IV, a seguir, para responder à questão 26

A Revolução Industrial consistiu em um conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo em nível
econômico e social. Iniciada na Inglaterra em meados do século XVIII, expandiu-se pelo mundo a partir do século XIX. James Hargreaves,
1764, na Grã-Bretanha, inventa a fiadora “spinning Jenny”, uma máquina de fiar rotativa que permitia a um único artesão fiar oito fios de uma
só vez.; James Watt, 1768, inventa a máquina a vapor; Gottlieb Daimler, 1885, inventou um motor a explosão etc.

Acerca do assunto tratado no texto IV, em relação às máquinas térmicas, de acordo com a segunda lei da Termodinâmica, podemos afirmar:

I - Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.

II - A segunda lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque esses transferem calor da fonte fria para a fonte quente.

III - O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100%.

Após a análise feita, verifica-se que é(são) correta(s) apena(s) a(s) proposição(ões)

Leia o texto V, a seguir, para responder às questões 27 e 28

A dispersão é um fenômeno óptico que consiste na separação da luz branca, ou seja,
separação da luz solar em várias cores. Esse fenômeno pode ser observado em um prisma de
vidro, figura ao lado, que mostra o trajeto de um raio de luz. O célebre físico e matemático
Isaac Newton observou esse fenômeno e no ano de 1672 publicou um trabalho, no qual
apresentava suas idéias sobre a natureza das cores. A interpretação sobre a dispersão da
luz e a natureza das cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje,... (Disponível:
www.brasilescola.com/fisica/a-dispersao-luz-branca.htm> com adaptações)


Acerca do assunto tratado no texto IV, em relação ao fenômeno da dispersão da luz, podemos afirmar que

I - o índice de refração absoluto do prisma é único para todas as cores.

II - a dispersão da luz branca ocorre porque o índice de refração absoluto de qualquer meio depende da frequência da radiação luminosa que
o atravessa.

III - a manifestação visível da frequência é a cor da radiação luminosa.

Após a análise feita, pode-se afirmar que é(são) correta(s) apena(s) a(s) proposição(ões)

Leia o texto V, a seguir, para responder às questões 27 e 28

A dispersão é um fenômeno óptico que consiste na separação da luz branca, ou seja,
separação da luz solar em várias cores. Esse fenômeno pode ser observado em um prisma de
vidro, figura ao lado, que mostra o trajeto de um raio de luz. O célebre físico e matemático
Isaac Newton observou esse fenômeno e no ano de 1672 publicou um trabalho, no qual
apresentava suas idéias sobre a natureza das cores. A interpretação sobre a dispersão da
luz e a natureza das cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje,... (Disponível:
www.brasilescola.com/fisica/a-dispersao-luz-branca.htm> com adaptações)


Ainda acerca do assunto tratado no texto IV, em relação à trajetória de um raio de luz através de um prisma, observe a situação-problema a
seguir:

Um raio de luz monocromática, quando atravessa uma
prisma triagonal, imerso no ar, sofre um desvio de ângulo
δ em sua trajetória, como mostra a figura ao lado, sendo
 o ângulo entre as faces atravessadas pelo raio de luz,
chamado de ângulo de refringência, e θ₁ e θ₂,
respectivamente, os ângulos de incidência e refração do
raio de luz no prisma, e θ’₁ e θ’₂, respectivamente,
ângulos formados pelo raio de luz com as faces interna
do prisma. Considerando as indicações da figura ao lado,
a relação correta é:

Leia o texto VI, a seguir, para responder às questões 29 e 30

Em 1820, o cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) não imaginava que, com uma singela experiência, descobriria um
princípio físico fundamental para o funcionamento do motor elétrico, que possibilitou o surgimento e o desenvolvimento de um grande
número de aparelhos elétricos, tais como: bateria, ventilador, furadeira, liquidificador, aspirador de pó, enceradeira, espremedor de frutas,
lixadeira, além de inúmeros brinquedos movidos a pilha e/ou tomada, como robôs, carrinhos, etc, utilizados em todo o mundo.

Acerca do assunto tratado no texto IV, em relação ao motor elétrico, analise as proposições a seguir, escrevendo V ou F conforme sejam
verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) O motor elétrico é um elemento de trabalho que converte energia elétrica em energia mecânica de rotação.

( ) O motor elétrico é uma máquina que converte energia mecânica de rotação em energia elétrica.

( ) Um motor elétrico é uma aplicação do princípio fundamental do eletromagnetismo que afirma que uma força magnética vai atuar sobre
um condutor elétrico se esse condutor estiver convenientemente colocado num campo magnético e for percorrido por uma corrente
elétrica.

Após a análise feita, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

Leia o texto VI, a seguir, para responder às questões 29 e 30

Em 1820, o cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) não imaginava que, com uma singela experiência, descobriria um
princípio físico fundamental para o funcionamento do motor elétrico, que possibilitou o surgimento e o desenvolvimento de um grande
número de aparelhos elétricos, tais como: bateria, ventilador, furadeira, liquidificador, aspirador de pó, enceradeira, espremedor de frutas,
lixadeira, além de inúmeros brinquedos movidos a pilha e/ou tomada, como robôs, carrinhos, etc, utilizados em todo o mundo.

Ainda acerca do assunto tratado no texto IV, resolva a seguinte situação-problema:

Um motor elétrico tem resistência interna de 2,0 Ω e está ligado a uma ddp de 100 V. Verifica-se que ele é percorrido por uma corrente elétrica
de intensidade igual a 5,0 A. A força contra-eletromotriz do motor e a potência total recebida pelo motor, respectivamente, são

Um menino, ao brincar com bolas de gude de massas diferentes e de mesmo tamanho, por exemplo, uma de vidro e outra de aço, verificou que,
após as colisões, as bolas comportavam-se diferentemente, conforme descrito a seguir:

Se a bola de vidro colidir frontalmente com a de aço parada, esta avançará um pouco e a bola de vidro recuará com uma certa velocidade.

Se a bola de aço for lançada contra a de vidro, após a colisão, ambas avançarão no mesmo sentido, embora com velocidades diferentes.

O resultado das interações acima descritas nos permite atribuir à grandeza quantidade de movimento:

Considerando que a bola de vidro tem uma massa de 100 gramas, movimenta-se com velocidade inicial horizontal de 30 m/s e ao receber, num
intervalo de 0,1 segundo, um impulso de uma força constante (F), proporcionada pela bola de aço, passa a movimentar-se com velocidade de
40 m/s numa direção perpendicular à inicial, podemos afirmar que a intensidade da força F e do impulso de F para estas condições, valem
respectivamente

Leia o texto abaixo e responda às questões 33 e 34:

Uma criança que gostava muito de brigadeiro decidiu fazer este doce, e para isso começou a separar os ingredientes e utensílios. Inicialmente
pegou a lata de leite condensado, o chocolate em pó e a margarina, depois uma panela e colher de aço e um abridor de latas. A criança fez um
furo na lata, a fim de fazer escoar para a panela o leite condensado. Sua mãe, ao ver aquela atitude, sugeriu que o filho fizesse outro furo, na
lata, pois assim ele conseguiria retirar aquele líquido com mais facilidade. Ao levar a panela ao fogo para mexer o brigadeiro, a criança sentiu
que, depois de alguns minutos, o cabo da colher tinha se aquecido e reclamou: “Mãe, a colher está queimando a minha mão”. Então, sua mãe
pediu que ele fizesse uso de uma colher de pau, para evitar uma queimadura.

Diante do episódio apresentado, quem está correta em relação ao furo na lata é

Leia o texto abaixo e responda às questões 33 e 34:

Uma criança que gostava muito de brigadeiro decidiu fazer este doce, e para isso começou a separar os ingredientes e utensílios. Inicialmente
pegou a lata de leite condensado, o chocolate em pó e a margarina, depois uma panela e colher de aço e um abridor de latas. A criança fez um
furo na lata, a fim de fazer escoar para a panela o leite condensado. Sua mãe, ao ver aquela atitude, sugeriu que o filho fizesse outro furo, na
lata, pois assim ele conseguiria retirar aquele líquido com mais facilidade. Ao levar a panela ao fogo para mexer o brigadeiro, a criança sentiu
que, depois de alguns minutos, o cabo da colher tinha se aquecido e reclamou: “Mãe, a colher está queimando a minha mão”. Então, sua mãe
pediu que ele fizesse uso de uma colher de pau, para evitar uma queimadura.

Sobre o aquecimento da colher evidenciado na reclamação da criança de que sua mão estava queimando, podemos afirmar que

Todo corpo capaz de vibrar ou oscilar tem frequência natural de oscilação, quer seja ele uma
lâmina de aço, um copo de vidro, um automóvel, quer seja uma ponte. Se uma fonte oscilante
tiver a mesma frequência que a frequência natural de um corpo, este pode atingir o colapso.
Foi o que aconteceu com a ponte de Tacoma em 1940 nos Estados Unidos, levando-a
quebrar-se, conforme ilustrado ao lado. (Gaspar, A. Experiências de Ciências para o Ensino
Fundamental, editora Ática, São Paulo, 2005)


Sobre este fenômeno, é correto afirmar:

A frequência de um corpo é definida como o número de vibrações completas que o corpo efetua por unidade de tempo. Suponha que um
pequeno corpo, de massa 2 kg, esteja preso na extremidade de um fio de peso desprezível, cujo comprimento é 10 cm, e oscilando em um plano
vertical. Adotando-se que a aceleração da gravidade g = 10 m/s² e π = 3, pode-se dizer que a frequência deste corpo em Hertz (Hz) vale

Leia o texto abaixo e responda à questão abaixo:

Um capacitor consiste de dois condutores separados por um isolante, por exemplo, duas placas de metal com ar
entre elas. Ele é carregado removendo-se cargas de uma placa e colocando-se na outra. E a maneira mais fácil de
fazer isso é conectando por um tempo o capacitor a uma bateria (com uso da chave interruptora). Consideremos
um capacitor qualquer, com as armaduras planas, por exemplo, e liguemos estas armaduras aos polos de uma
bateria como mostra a figura ao lado.


Se as armaduras possuírem cargas + Q = 1,2 x 10⁻³ C e – Q = 1,2 x 10⁻³ C e voltagem VAB for de 400 V, a
capacitância do aparelho será

Observe a tira abaixo

Fonte: (Menezes, L. C. de, Introdução ilustrada à Física, Editora Harbra, São Paulo, 1994, p. 165)

Sobre o fenômeno observado e discutido pelos personagens da tira pode-se afirmar que

Leia o texto abaixo e responda às questões 39 e 40:

Em 1905 Albert Einstein publica a Teoria da Relatividade, com a qual, o conceito de energia ganha um novo significado e esta grandeza passa
a ser expressa pela famosa equação de Einstein, que estabeleceu definitivamente a equivalência entre a massa e a energia. Tal equivalência
é talvez o resultado mais revolucionário da teoria da relatividade. Ela simplesmente nos diz que massa pode ser convertida em energia e vice-
versa.

Através da relação E = Δm.c², fica claro que existe uma equivalência entre a variação de massa de um corpo e a energia cinética que ele ganha
ou perde. Sendo assim, é correto afirmar que

Leia o texto abaixo e responda às questões 39 e 40:

Em 1905 Albert Einstein publica a Teoria da Relatividade, com a qual, o conceito de energia ganha um novo significado e esta grandeza passa
a ser expressa pela famosa equação de Einstein, que estabeleceu definitivamente a equivalência entre a massa e a energia. Tal equivalência
é talvez o resultado mais revolucionário da teoria da relatividade. Ela simplesmente nos diz que massa pode ser convertida em energia e vice-
versa.

Adotando-se que a velocidade da luz no vácuo vale 3 x 10⁸ m/s, a energia contida em uma massa de 1 grama vale: