UEPB 2012 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Considere duas PESSOAS A e B saltando de paraquedas de uma mesma altitude. Suponha que a PESSOA A é duas vezes mais pesada que a PESSOA B e que seus paraquedas são de mesmo tamanho e estão abertos desde o início. Quem chega primeiro ao solo a PESSOA A ou a PESSOA B?

Após a análise da situação-problema, de acordo com os princípios da dinâmica, é correto afirmar que

O gráfico ao lado representa a velocidade vertical do paraquedista em função do tempo. Considerando que no instante t = 0, um paraquedista salta do avião com o paraquedas fechado e inicia sua queda, em pleno ar, caindo livremente, submetido somente à força de resistência do ar e à força de peso, até o instante t₂, quando abre o paraquedas.


Analise as proposições a seguir, sobre a explicação da queda do paraquedista com base nos Princípios da Mecânica, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) A aceleração do conjunto (paraquedista e seu paraquedas) tem valor nulo, entre os instantes t₁ e t₂, uma vez que a intensidade da força de resistência do ar se equipara ao valor do peso do conjunto.

( ) Entre os instantes t = 0 e t₁, à medida que o paraquedista cai, sua velocidade vai aumentando e consequentemente aumenta a força de resistência do ar.

( ) A energia cinética do paraquedista ao atingir o solo é igual à energia potencial gravitacional ao saltar do avião, porque a energia mecânica se conserva.

( ) Entre os instantes t₂ e t₃, a força de resistência do ar sobre o conjunto (paraquedista e seu paraquedas) é maior do que a força peso deste conjunto, e a força resultante tem sentido contrário ao do movimento do paraquedista.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

O paraquedista salta de um avião com o paraquedas fechado e, após um certo tempo, ao abri-lo, a força de resistência do ar iguala-se à força peso do conjunto (paraquedas e paraquedista). A partir daí o paraquedas cai em movimento uniforme. A força de resistência do ar que atua num paraquedas tem intensidade, em newtons, dada por F = 100 v², onde v é o módulo da velocidade em m/s. Sabendo que o paraquedas atinge uma velocidade limite de 4,0 m/s, e considerando a aceleração da gravidade local de 10 m/s², a massa total do conjunto (paraquedas e paraquedista), em quilogramas, é de:

Numa aula experimental de física, o professor, após discutir com seus alunos sobre pressão atmosférica e seus efeitos, apresenta as seguintes situações-problemas:

Situação 1

Atualmente é bastante comum o uso de embalagens que recebem a designação fechadas a vácuo, como por exemplo, aquelas que contêm extrato de tomate. Elas possuem, geralmente, um pequeno anel de borracha preso em sua tampa, figura ao lado, porém só se consegue abrir facilmente o recipiente quando este anel é retirado. Por que a lata se abre somente quando o lacre é retirado?

Situação 2

Ao colocar uma lata de extrato de tomate, fechada a vácuo, imersa em um recipiente com água, figura ao lado, o professor indaga aos seus alunos: Ao retirar o lacre, a tampa vai se abrir, mesmo a lata estando submersa?


Acerca do assunto tratado nos problemas acima, em relação às situações 1 e 2, analise as proposições abaixo, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) Na situação 1, ao ser retirado o lacre, o ar entra, a pressão interna se iguala à pressão atmosférica, possibilitando abrir a lata facilmente.

( ) Na situação 1, ao ser retirado o lacre, o ar entra, a pressão interna torna-se superior à pressão externa (atmosférica), possibilitando abrir a lata facilmente.

( ) Na situação 2, ao ser retirado o lacre, a água entra, a pressão interna se iguala à pressão atmosférica, possibilitando abrir a lata facilmente.

( ) Na situação 2, ao ser retirado o lacre, a lata não se abre, pelo fato de a lata estar imersa na água.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

Leia o texto I, a seguir, para responder às questões 25 e 26.

O físico Arquimedes (filósofo grego, nascido em Siracusa por volta do ano 287 a.C.) descobriu o princípio que levou o seu nome, o qual explica como fluidos respondem à presença de objetos imersos neles. Barcos, submarinos, balões dirigíveis e uma série de outras máquinas construídas pelo homem têm seu funcionamento explicado pelo princípio em questão.

Acerca do assunto tratado no texto I, em relação ao Princípio de Arquimedes, analise a seguinte situação-problema:

Um balão a ar quente é constituído de três partes principais: o envelope, os queimadores e o cesto. O cesto é onde os passageiros voam. Usualmente é feito de vime, que protege os ocupantes, além de ser leve e flexível. O envelope é a parte de tecido (nylon) colorido que mantém o ar quente. Os queimadores são posicionados acima da cabeça dos passageiros. O combustível utilizado é o propano, que é armazenado em forma líquida comprimida, em cilindros leves posicionados na cesta do balão. A mangueira de entrada desce ao fundo do cilindro para que ele possa expelir o líquido. Quando o piloto aciona os queimadores aquece o ar no interior do balão, fazendo todo o conjunto subir. (Adaptado de <http://ciencia.hsw.uol.com.br/baloes-de-ar-quente.htm>)


Acerca do assunto tratado no texto acima, em relação ao Princípio de Arquimedes, analise as proposições abaixo, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) Um balão deixará de subir na atmosfera, quando a força do empuxo sobre ele se igualar ao seu peso.

( ) Um balão sobe na atmosfera, quando o empuxo do ar sobre ele é maior que seu peso, isto é, a densidade média do balão é maior que a do ar circundante.

( ) Sabendo que a densidade da atmosfera diminui com a altitude, conclui-se que um balão para de subir quando a densidade do ar circundante for igual à densidade do gás interno.

( ) O balão subirá indefinidamente até escapar da atmosfera terrestre, em razão do aumento do empuxo sobre ele à medida que sobe.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

Leia o texto I, a seguir, para responder às questões 25 e 26.

O físico Arquimedes (filósofo grego, nascido em Siracusa por volta do ano 287 a.C.) descobriu o princípio que levou o seu nome, o qual explica como fluidos respondem à presença de objetos imersos neles. Barcos, submarinos, balões dirigíveis e uma série de outras máquinas construídas pelo homem têm seu funcionamento explicado pelo princípio em questão.

Ainda acerca do assunto tratado no texto I, em relação ao Princípio de Arquimedes, analise a seguinte situação-problema:

Um balão cheio de um gás, de densidade igual 0,8 kg/m³, é solto do solo e sobe verticalmente. A massa total do balão (incluindo o gás) é de 8,0 kg. Sendo a densidade do ar externo ao balão igual a 1,3 kg/m³, e considerando a aceleração da gravidade igual a 10m/s², o empuxo que o balão recebe do ar, em newtons, é de:

Em relação às ondas e aos fenômenos ondulatórios, analise as proposições abaixo, escrevendo V ou F, conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) A forma da onda sonora de um violino é diferente da forma da onda de um piano. Por isso, os sons desses instrumentos apresentam timbres diferentes.

( ) O efeito Doppler, explica a variação da frequência das ondas percebidas por um observador, causado pelo movimento relativo entre este e a fonte geradora das ondas.

( ) Quando dois instrumentos musicais emitem a mesma nota musical, são diferenciados um do outro pela altura do som.

( ) A velocidade de propagação de uma onda depende do meio no qual ela está se propagando, e isto ocorre também com o som.

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

Leia o texto II, a seguir, para responder à questão 28.

O SONAR (sound navigation and ranging) é um dispositivo que, instalado em navios e submarinos, permite medir profundidades oceânicas e detectar a presença de obstáculos. Originalmente foi desenvolvido com finalidades bélicas durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945), para permitir a localização de submarinos e outras embarcações do inimigo. O seu princípio é bastante simples, encontrando-se ilustrado na figura ao lado. Inicialmente é emitido um impulso sonoro por um dispositivo instalado no navio. A sua frequência dominante é normalmente de 10 kHz a 40 kHz. O sinal sonoro propaga-se na água em todas as direções até encontrar um obstáculo. O sinal sonoro é então refletido (eco) dirigindo-se uma parte da energia de volta para o navio onde é detectado por um hidrofone. (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 417)


Acerca do assunto tratado no texto II, analise a seguinte situação-problema:

Um submarino é equipado com um aparelho denominado sonar, que emite ondas sonoras de frequência 4,00.10⁴ Hz. A velocidade de propagação do som na água é de 1,60.10³ m/s. Esse submarino, quando em repouso na superfície, emite um sinal na direção vertical através do oceano e o eco é recebido após 0,80s. A profundidade do oceano nesse local e o comprimento de ondas do som na água, em metros, são, respectivamente:

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

O físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889), que descobriu o princípio que levou o seu nome, explica a relação entre eletricidade e calor, e trouxe ao homem vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia a dia têm seu funcionamento baseado no Efeito Joule. Este princípio tem larga utilização no cotidiano como, por exemplo, em equipamentos de aquecimento como o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a prancha alisadora, o forno elétrico, lâmpadas incandescentes, etc.


O chuveiro elétrico é composto de dois resistores, constituído por um fio espiralado de metais que possibilitam um aquecimento rápido e prático, um de alta potência e o outro de baixa potência de aquecimento, e um diafragma de borracha. Os resistores ficam fixados no interior do chuveiro. Para selecionar o tipo de banho que se deseja tomar, existe na sua parte externa uma chave seletora que é capaz de mudar o tipo de resistência, aumentando ou diminuindo a potência do chuveiro e, consequentemente, a temperatura do banho. A água ao circular pelo chuveiro pressiona o diafragma de borracha, este por sua vez aproxima os contatos energizados, situados no cabeçote do aparelho. Assim, a água ao passar pelos terminais do resistor quente se aquece, tornando o banho bem quentinho e agradável. (Adaptado de <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-el033.html>)

Acerca do assunto tratado no texto III, analise a seguinte situação-problema:

Para selecionar o tipo de banho que se deseja tomar, existe no chuveiro elétrico uma chave seletora que pode ser colocada nas posições INVERNO E VERÃO, conforme indicado na figura, capaz de alterar a resistência elétrica, aumentando ou diminuindo a potência do chuveiro e, consequentemente, a temperatura da água.


Analise as proposições abaixo, em relação ao Efeito Joule, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) Na posição verão, a resistência do resistor do chuveiro torna-se menor, ocorrendo uma menor oposição à passagem de cargas, aumentando a intensidade de corrente e, consequentemente, maior a potência dissipada.

( ) Na posição verão, a potência dissipada no resistor deverá ser menor que na posição inverno. Por isso, a resistência na posição verão é maior que a resistência na posição inverno.

( ) Na posição verão, a resistência do resistor do chuveiro torna-se maior, ocorrendo uma maior oposição à passagem de cargas, diminuindo a intensidade de corrente e, consequentemente, menor potência dissipada.

( ) Tanto na posição inverno quanto na posição verão a temperatura da água independe da potência dissipada.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

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

O físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889), que descobriu o princípio que levou o seu nome, explica a relação entre eletricidade e calor, e trouxe ao homem vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia a dia têm seu funcionamento baseado no Efeito Joule. Este princípio tem larga utilização no cotidiano como, por exemplo, em equipamentos de aquecimento como o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a prancha alisadora, o forno elétrico, lâmpadas incandescentes, etc.


O chuveiro elétrico é composto de dois resistores, constituído por um fio espiralado de metais que possibilitam um aquecimento rápido e prático, um de alta potência e o outro de baixa potência de aquecimento, e um diafragma de borracha. Os resistores ficam fixados no interior do chuveiro. Para selecionar o tipo de banho que se deseja tomar, existe na sua parte externa uma chave seletora que é capaz de mudar o tipo de resistência, aumentando ou diminuindo a potência do chuveiro e, consequentemente, a temperatura do banho. A água ao circular pelo chuveiro pressiona o diafragma de borracha, este por sua vez aproxima os contatos energizados, situados no cabeçote do aparelho. Assim, a água ao passar pelos terminais do resistor quente se aquece, tornando o banho bem quentinho e agradável. (Adaptado de <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-el033.html>)

Ainda acerca do assunto tratado no texto III, analise a seguinte situação-problema:

Um pai de família, preocupado em economizar energia elétrica em sua residência, se propôs a determinar qual o consumo de energia relativo à utilização do chuveiro elétrico, durante um mês (30 dias). Ele percebeu que cada um dos quatro membros da família, todos os dias, fica em média com o chuveiro ligado durante 10 min. em seu banho. Sabendo que o manual do fabricante informa que esse chuveiro tem potência de 6500 W, o consumo de energia encontrado, em kWh, é:

Leia o texto IV, a seguir, para responder à questão 31.

Em 1879 o cientista americano Thomas Alva Edison (1847-1931) inventou a lâmpada elétrica de filamentos que, quando percorridos por corrente elétrica, tornam-se incandescentes, emitindo luz.

A lâmpada incandescente (figura ao lado) é constituída por um fio de tungstênio dentro de uma cápsula de vidro contendo um gás nobre, para evitar a combustão do metal incandescente, que ocorreria se o fio estivesse exposto ao oxigênio do ar. (Adaptado de Física. Módulo 9. Ensino Médio. Sistema de Ensino Pueris Domus. São Paulo: Pueri Domus, 2011)


Acerca do assunto tratado no texto IV, em relação à lâmpada elétrica incandescente, analise as proposições a seguir.

I- Considere duas lâmpadas, A e B, idênticas, exceto por uma diferença: a lâmpada A tem um filamento mais espesso que a lâmpada B. Ao ligarmos cada lâmpada a uma tensão de 220 V, verifica-se que A brilhará mais, pois tem menor resistência.

II- Um eletricista possui duas lâmpadas incandescentes (100W-120V). Ao ligar as duas em série em uma tomada de 220V, observa-se que as lâmpadas irão queimar.

III- Ao ligar uma lâmpada incandescente (60W-120V) em uma tomada de 120V, a corrente elétrica que deverá circular pela lâmpada é de 1,0 A.

Após a análise feita, é (são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões):

Leia o texto V abaixo, para responder à questão 32:

Texto V:

“[...] A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, teve o seu próprio sistema de medidas, baseado em unidades arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano: palmo, pé, polegada, braça, côvado. Isso criava muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medida das outras regiões. Imagine a dificuldade em comprar ou vender produtos cujas quantidades eram expressas em unidades de medida diferentes e que não tinham correspondência entre si. Em 1789, numa tentativa de resolver o problema, o Governo Republicano Francês pediu à Academia de Ciências da França que criasse um sistema de medidas baseado numa “constante natural”. Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal. Posteriormente, muitos outros países adotaram o sistema, inclusive o Brasil, aderindo à “Convenção do Metro”. O Sistema Métrico Decimal adotou, inicialmente, três unidades básicas de medida: o metro, o litro e o quilograma...”

Obtido em <http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/unidades.htm>
Acesso em: 21 de junho de 2011.

Considerando as relações existentes entre as diversas unidades de medida, a quantidade exata de litros de leite que um fazendeiro armazenaria em um reservatório cujas dimensões são 1 m x 3 m x 70 cm, é:

As máquinas a vapor começaram a ser usadas desde 100 d.C., passando a ser usadas com algum sucesso no século XVII. Dentre os inventores da máquina, destacam-se: Heron de Alexandria, Thomas Sovery, Thomas Newcomen e James Watt. Contudo, foi com Sadi Carnot (1796-1832) que as máquinas térmicas receberam um tratamento científico, pois, até então, todo desenvolvimento das máquinas térmicas foi principalmente prático, sem um tratamento teórico. (Texto elaborado a partir da obra: PIETROCOLA, M. et al. Física em contextos, São Paulo: F.T.D., 2010)

Analise as assertivas abaixo:

I- A máquina de Carnot é uma máquina ideal que utiliza calor para realizar trabalho.

II- A máquina de Carnot é uma máquina ideal que utiliza o trabalho mecânico para gerar calor.

III- Na máquina de Carnot há um intercâmbio de calor entre duas fontes de temperaturas constantes.

Das assertivas apresentadas está(ão) correta(s) somente:

Considerando que uma máquina funciona seguindo o ciclo de Carnot e opera entre duas fontes de temperaturas 127°C e 227°C, o rendimento da máquina é de:

Leia o Texto VI e responda às questões 35 e 36.

Texto VI:

Willem Gravesand (1688-1742), físico holandês, foi professor de matemática, de astronomia e de física, sendo reconhecido dentre as suas contribuições científicas pelo famoso anel de Gravesand, experimento que se constitui de uma esfera metálica, suspensa ou presa por uma haste e um anel metálico, conforme ilustrado abaixo.


Verifica-se na figura acima que, inicialmente, não é possível passar a esfera através do anel de metal. Porém, após aquecer o anel de metal, a esfera passa facilmente. A alternativa que explica corretamente esse fenômeno é:

Leia o Texto VI e responda às questões 35 e 36.

Texto VI:

Willem Gravesand (1688-1742), físico holandês, foi professor de matemática, de astronomia e de física, sendo reconhecido dentre as suas contribuições científicas pelo famoso anel de Gravesand, experimento que se constitui de uma esfera metálica, suspensa ou presa por uma haste e um anel metálico, conforme ilustrado abaixo.


O experimento do anel de Gravesand pode ser usado para comprovar a dilatação volumétrica de um sólido. Considerando que, em outro artefato experimental, uma esfera metálica tinha, a 10°C, um raio de 5,0 cm, e que a esfera foi feita com aço de coeficiente de dilatação linear α = 1,5.10⁻⁵ °C⁻¹ e adotando π = 3, a dilatação volumétrica sofrida pela esfera, se sua temperatura for elevada para 110°C, é:

Leia os Textos VII e VIII, e responda às questões 37 e 38, respectivamente.

Texto VII:

O fenômeno da visão é possível porque a luz passa por um pequeno orifício, no nosso caso, a pupila, e é projetada no interior do olho, mais especificamente na retina. Contudo, as imagens produzidas são nítidas devido a dois elementos que fazem o papel de lentes convergentes, a córnea, junto com o humor aquoso e o cristalino. As pessoas com visão considerada normal têm olhos chamados emétropes e as imagens são formadas sobre a retina. Quando as imagens são formadas antes da retina, dizemos que os olhos são míopes e aqueles cujas imagens formam-se após a retina são chamados de olhos hipermétropes.

Se uma pessoa apresenta deficiência visual, devido à qual apenas consegue fazer suas leituras se o caderno estiver a uma distância de 37,5 cm, a distância focal dos óculos apropriados para realizar suas leituras quando o caderno for colocado a 25 cm de distância é de:

Leia os Textos VII e VIII, e responda às questões 37 e 38, respectivamente.

Texto VII:

O fenômeno da visão é possível porque a luz passa por um pequeno orifício, no nosso caso, a pupila, e é projetada no interior do olho, mais especificamente na retina. Contudo, as imagens produzidas são nítidas devido a dois elementos que fazem o papel de lentes convergentes, a córnea, junto com o humor aquoso e o cristalino. As pessoas com visão considerada normal têm olhos chamados emétropes e as imagens são formadas sobre a retina. Quando as imagens são formadas antes da retina, dizemos que os olhos são míopes e aqueles cujas imagens formam-se após a retina são chamados de olhos hipermétropes.

Pedro, João e Maria, que usam camisas nas cores branca, vermelha e verde, respectivamente, vão assistir a um filme, e, ao entrarem na sala de cinema, esta encontra-se iluminada por uma luz monocromática verde. No interior da sala, as camisas de Pedro, João e Maria serão vistas, respectivamente, nas cores

A energia nuclear resulta de processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa, observado por Albert Einstein, e foi descoberta por Hahn, Fritz e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons. (Adaptado de: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fritz_Stra%C3%9Fmann)

Com base em seus conhecimentos relacionados à energia nuclear, é correto afirmar que:

Se, em uma usina nuclear, para ser gerada uma potência elétrica de 1500 MW, devem ser gerados 5000 MW na forma de calor, e considerando que em um dia há aproximadamente 9.10⁴ s e que a velocidade da luz no vácuo é c = 3.10⁸ m/s, a quantidade de massa que se transforma em energia na forma de calor, a cada dia, é: