UEPB 2013 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Um jovem aluno de física, atendendo ao pedido de sua mãe para alterar a posição de alguns móveis da residência, começou empurrando o guarda-roupa do seu quarto, que tem 200 kg de massa. A força que ele empregou, de intensidade F, horizontal, paralela à superfície sobre a qual o guarda-roupa deslizaria, se mostrou insuficiente para deslocar o móvel. O estudante solicitou a ajuda do seu irmão e, desta vez, somando à sua força uma outra força igual, foi possível a mudança pretendida.

O estudante, desejando compreender a situação-problema vivida, levou-a para sala de aula, a qual foi tema de discussão. Para compreendê-la, o professor apresentou aos estudantes um gráfico, abaixo, que relacionava as intensidades da força de atrito (f_e, estático, e f_c, cinético) com as intensidades das forças aplicadas ao objeto deslizante.

[GRÁFICO DA QUESTÃO 21 — Força de atrito em função da força aplicada F, com regiões de atrito estático e atrito cinético.]

Com base nas informações apresentadas no gráfico e na situação vivida pelos irmãos, em casa, é correto afirmar que

Uma família decide ir, no final de semana, ao Beach Park que está localizado no Município de Aquiraz, na praia do Porto das Dunas, no Ceará, a 16 km de Fortaleza. Uma das atrações para o público é o Toboágua Insano, com 40 metros de altura, que tem a dimensão vertical de um prédio de 14 andares. Em função da sua altura e inclinação, o toboágua proporciona uma descida extremamente rápida. Por essas características, o Insano é considerado o mais radical dos equipamentos do gênero no planeta. Numa manhã de domingo, um jovem, membro da família que foi visitá-lo, desce, a partir do repouso, o toboágua, com altura de 40 metros de altura, e mergulha numa piscina instalada em sua base. Supondo que o atrito ao longo do percurso dissipe 28% da energia mecânica e considerando a aceleração da gravidade, g = 10 m/s², a velocidade do jovem na base do toboágua, em m/s, é

Em 1643, o físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou sua famosa experiência, medindo a pressão atmosférica por meio de uma coluna de mercúrio, inventando, assim, o barômetro. Após esta descoberta, suponha que foram muitos os curiosos que fizeram várias medidas de pressão atmosférica. Com base na experiência de Torricelli, pode-se afirmar que o maior valor para altura da coluna de mercúrio foi encontrado:

Os precursores no estudo da hidrostática propuseram princípios que têm uma diversidade de aplicações em inúmeros “aparelhos” que simplificam as atividades extenuantes e penosas das pessoas, diminuindo muito o esforço físico, como também encontraram situações que evidenciam os efeitos da pressão atmosférica. A seguir, são apresentadas as situações- problema que ilustram aplicações de alguns dos princípios da Hidrostática.

[FIGURA DA QUESTÃO 24 — três situações.]

Situação I - Um sistema hidráulico de freios de alguns carros, em condições adequadas, quando um motorista aciona o freio de um carro, este para após alguns segundos, como mostra a figura acima.

Situação II — Os pedreiros, para nivelar dois pontos em uma obra, costumam usar uma mangueira transparente, cheia de água. Observe a figura acima, que mostra como os pedreiros usam uma mangueira com água para nivelar os azulejos nas paredes.

Situação III — Ao sugar na extremidade de um canudo, você provoca uma redução na pressão do ar em seu interior. A pressão atmosférica, atuando na superfície do líquido, faz com que ele suba no canudinho.

Assinale a alternativa que corresponde, respectivamente, às aplicações dos princípios e do experimento formulados por:

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

Texto I:

Considere um observador O parado na calçada de uma rua quando uma ambulância passa com a sirene ligada (conforme a figura). O observador nota que a altura do som da sirene diminui repentinamente depois que a ambulância o ultrapassa. Uma observação mais detalhada revela que a altura sonora da sirene é maior quando a ambulância se aproxima do observador e menor quando a ambulância se afasta. Este fenômeno, junto com outras situações físicas nas quais ele ocorre, é denominado efeito Doppler. (...) (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 429)

[FIGURA DO TEXTO I — ambulância passando por um observador O.]

Acerca do assunto tratado no texto I, que descreve o efeito Doppler, analise e identifique, nas proposições a seguir, a(as) que se refere(m) ao efeito descrito.

I- Quando a ambulância se afasta, o número de cristas de onda por segundo que chegam ao ouvido do observador é maior.

II- As variações na tonalidade do som da sirene da ambulância percebidas pelo observador devem-se a variações de frequência da fonte sonora.

III- Quando uma fonte sonora se movimenta, a frequência do som percebida pelo observador parado é diferente da frequência real emitida pela fonte.

IV- É possível observar o efeito Doppler não apenas com o som, mas também com qualquer outro tipo de onda.

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

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

Texto I:

Considere um observador O parado na calçada de uma rua quando uma ambulância passa com a sirene ligada (conforme a figura). O observador nota que a altura do som da sirene diminui repentinamente depois que a ambulância o ultrapassa. Uma observação mais detalhada revela que a altura sonora da sirene é maior quando a ambulância se aproxima do observador e menor quando a ambulância se afasta. Este fenômeno, junto com outras situações físicas nas quais ele ocorre, é denominado efeito Doppler. (...) (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 429)

[FIGURA DO TEXTO I — ambulância passando por um observador O.]

Ainda acerca do assunto tratado no texto I, que descreve o Efeito Doppler, resolva a seguinte situação-problema:

Considere ainda o observador (conforme a figura) parado na calçada munido de um detector sonoro. Quando uma ambulância passa por ele a uma velocidade constante com a sirene ligada, o observador percebe que o som que ele ouvia teve sua frequência diminuída de 1000 Hz para 875 Hz. Sabendo que a velocidade do som no ar é 333,0 m/s, a velocidade da ambulância que passou pelo observador, em m/s, é

Leia o Texto II, a seguir, para responder às questões 27 e 28.

Texto II:

A geração de eletricidade estática por atrito é mais comum do que se pode imaginar. Quando penteamos o cabelo num dia seco, podemos notar que os fios repelem-se uns aos outros. Ao tirarmos um agasalho de lã, notamos que os pelos dos braços se arrepiam, atraídos pelo tecido. Ao caminharmos sobre um tapete de lã, o atrito dos sapatos com o tapete pode gerar cargas que se acumulam em nosso corpo. Ao se movimentarem, os veículos também podem se tornar eletrizados pelo atrito com o ar atmosférico. Além dessas, seria possível enumerar várias outras situações do dia a dia em que se pode constatar a eletrização por atrito. (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 3. São Paulo: Moderna, 2003, p. 8)

Acerca do assunto abordado no texto II, que descreve alguns dos efeitos da eletrização por atrito, analise e identifique nas proposições a seguir, a(as) que explica(m) o processo de eletrização por atrito, escrevendo V ou F, conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) Nem todo par de corpos atritados se eletriza. É preciso que eles tenham diferentes tendências para reter ou ceder elétrons.

( ) Nos isolantes, as cargas elétricas, em excesso, distribuem-se sempre na superfície externa, quaisquer que sejam suas dimensões. Isso acontece porque, sendo cargas de mesmo sinal, elas repelem-se mutuamente de modo a manter a maior distância possível entre si.

( ) Os corpos atritados adquirem cargas de mesmo valor absoluto e sinais contrários.

( ) Não é possível eletrizar uma barra metálica segurando-a com a mão, porque tanto a barra metálica como o corpo humano são bons condutores.

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

Leia o Texto II, a seguir, para responder às questões 27 e 28.

Texto II:

A geração de eletricidade estática por atrito é mais comum do que se pode imaginar. Quando penteamos o cabelo num dia seco, podemos notar que os fios repelem-se uns aos outros. Ao tirarmos um agasalho de lã, notamos que os pelos dos braços se arrepiam, atraídos pelo tecido. Ao caminharmos sobre um tapete de lã, o atrito dos sapatos com o tapete pode gerar cargas que se acumulam em nosso corpo. Ao se movimentarem, os veículos também podem se tornar eletrizados pelo atrito com o ar atmosférico. Além dessas, seria possível enumerar várias outras situações do dia a dia em que se pode constatar a eletrização por atrito. (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 3. São Paulo: Moderna, 2003, p. 8)

Ainda acerca do exposto no texto II, que descreve alguns dos efeitos da eletrização por atrito, resolva a seguinte situação-problema:

Um pedaço de lã e um cilindro de vidro, ambos inicialmente neutros, são atritados de forma que a lã adquire uma carga elétrica de - 3,2.10⁻⁹ C. Sendo a carga elétrica elementar e = - 1,6 . 10⁻¹⁹ C, após o atrito, a quantidade de elétrons que o cilindro de vidro perdeu para o pedaço de lã, é

O efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule, embora seja um inconveniente nas máquinas elétricas e nas linhas de transmissão, por representar perda de energia elétrica, tem grande utilidade em aquecedores elétricos em geral: ferro elétrico, ebulidor, forno elétrico, fusíveis, lâmpadas incandescentes, etc... Este efeito consiste na dissipação de energia elétrica sob forma de energia térmica em um condutor, no qual se estabelece uma corrente elétrica em que Joule concluiu que a potência dissipada em uma resistência R, percorrida por uma corrente i, é dada por P = Ri². Suponha que o valor de R seja variável e que a voltagem V_AB aplicada a ela seja mantida constante.

Em relação ao exposto, se o valor de R for aumentado, analise e identifique, nas proposições a seguir, a(as) correta(s).

I- A corrente i diminuirá, porque a voltagem V_AB permanece constante.

II- A potência P aumentará, porque P é diretamente proporcional à resistência R.

III- O valor da potência diminuirá, porque a influência da diminuição de corrente i sobre a potência P é maior do que a influência do aumento de resistência R.

IV- O valor de potência P aumentará, porque a corrente i permanece constante.

V- O valor de potência P permanecerá constante, porque o aumento de resistência R é compensado pela diminuição de corrente i.

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

Leia o Texto III, a seguir, para responder a questão 30.

Texto III:

“Modernamente, nos circuitos elétricos de residências, edifícios e indústrias, em vez de fusíveis, utilizam-se dispositivos que têm base no efeito magnético da corrente elétrica e são chamados disjuntores. Em essência, o disjuntor é uma chave magnética que se desliga automaticamente quando a intensidade da corrente ultrapassa determinado valor. Os disjuntores são preferíveis aos fusíveis, não necessitam ser trocados. Uma vez removida a causa que provocou seu desligamento, para que a circulação da corrente elétrica se restabeleça.” (de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 3. São Paulo: Moderna, 2003, p. 132)

Acerca do assunto exposto no texto III, resolva a seguinte situação-problema:

Uma residência dispõe dos seguintes eletrodomésticos em um circuito elétrico: um ferro elétrico de 880 W, um chuveiro de 2200W, um aquecedor de 1210 W, um liquidificador de 440 W e um televisor de 110 W. Se lhe fosse pedido para ligar os aparelhos descritos acima (com suas respectivas potências), numa residência cuja voltagem é de 220V, tendo, instalado, um disjuntor de 16 A, quais você não ligaria simultaneamente, a fim de não desligar o disjuntor?

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

Texto IV:

Até o ano de 1820, os cientistas pensavam que os fenômenos elétricos e magnéticos eram totalmente independentes, isto é, que não havia qualquer relação entre eles. Naquele ano, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) realizou uma experiência bastante simples que se tornou famosa por alterar completamente essa ideia. (Adaptado de Máximo, Antonio e Alvarenga, Beatriz. Curso de Física. 5. ed. vol. único. São Paulo: Editora Sipione, 2000, p. 482)

Na experiência de Oersted, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura 1. Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura 2).

[FIGURAS 1 E 2 DA QUESTÃO 31 — circuito, bússola e chave C.]

Acerca do assunto exposto no texto IV, e com base na experiência de Oersted, escreva V ou F conforme as proposições sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) As cargas elétricas em movimento no fio geram um campo magnético que se soma ao campo terrestre, provocando o desvio da agulha.

( ) A agulha magnética se desvia, tendendo a se orientar em direção perpendicular à corrente elétrica.

( ) A corrente elétrica estabelecida no circuito gera um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente elétrica.

( ) as cargas elétricas em movimento no fio, estabelecidas no circuito, geram um campo magnético numa direção paralela à da corrente elétrica.

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

Leia o Texto V, a seguir, para responder à questão 32.

Texto V:

O surgimento e a evolução das espécies, ou de estrelas, assim como a formação e a transformação de rios e montanhas são processos que ocorrem em grandes intervalos de tempo. Diferentemente, outros fenômenos acontecem em intervalos de tempo muito pequenos, a exemplo da emissão de luz por partículas de uma substância aquecida e o trajeto dessa luz até o olho de um observador. A variedade das transformações não está só na amplitude das escalas de tempo, mas também nas dimensões espaciais envolvidas... Milhões de quilômetros podem ser considerados uma distância desprezível para certos processos astronômicos, em que se usa o ano-luz como unidade de medida de distância. Por outro lado, um milionésimo de metro pode ser considerado uma distância enorme, para certos processos no núcleo atômico (Texto extraído e adaptado de: Vários autores. Física 1º ano Ensino Médio. 1ª edição. São Paulo; editora PD, 2010).

De acordo com as informações trazidas no texto V e seus conhecimentos analise as três proposições que seguem:

I- O dia corresponde ao período de translação da Terra sobre si mesma, e o ano, tempo necessário para a Terra dar um giro completo em torno do Sol.

II- Um ano-luz é a distância percorrida pela luz em um ano.

III- Considerando que a luz no vácuo percorre 300 mil quilômetros em apenas um segundo e que a distância entre o planeta Terra e o Sol é de 1,5 . 10¹¹ m, o tempo que a luz do Sol leva para chegar à Terra é de 5000s.

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

Leia o Textos VI e responda às questões 33 e 34.

Texto VI:

O espectro eletromagnético é constituído por ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda que variam numa faixa extremamente ampla. As várias faixas de comprimento de onda ou frequência desse espectro receberam denominações especiais. A tabela que segue fornece os valores típicos de frequência para diferentes regiões do espectro eletromagnético

[TABELA DO TEXTO VI]

Radiações Eletromagnéticas | Faixas de Frequência (Hz)
Rádio e Microondas | Próximo a zero até 3,0.10¹²
Infravermelho | 3,0.10¹² a 4,6.10¹⁴
Visível | 4,6.10¹⁴ a 7,5.10¹⁴
Ultravioleta | 7,5.10¹⁴ a 6,0.10¹⁶
Raios X | 6,0.10¹⁶ a 1,0.10²⁰
Raios gama | 1,0.10²⁰ a ...

Com base no texto e em seus conhecimentos é correto afirmar que:

Leia o Textos VI e responda às questões 33 e 34.

Texto VI:

O espectro eletromagnético é constituído por ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda que variam numa faixa extremamente ampla. As várias faixas de comprimento de onda ou frequência desse espectro receberam denominações especiais. A tabela que segue fornece os valores típicos de frequência para diferentes regiões do espectro eletromagnético

[TABELA DO TEXTO VI]

Radiações Eletromagnéticas | Faixas de Frequência (Hz)
Rádio e Microondas | Próximo a zero até 3,0.10¹²
Infravermelho | 3,0.10¹² a 4,6.10¹⁴
Visível | 4,6.10¹⁴ a 7,5.10¹⁴
Ultravioleta | 7,5.10¹⁴ a 6,0.10¹⁶
Raios X | 6,0.10¹⁶ a 1,0.10²⁰
Raios gama | 1,0.10²⁰ a ...

Em 1905 Albert Einstein ampliou os trabalhos iniciados por Max Planck, em 1901, sobre a quantização das ondas eletromagnéticas. Ele assumiu que toda onda eletromagnética com frequência f era constituída por fótons, e que cada fóton tinha uma energia proporcional à frequência da onda eletromagnética. Sabendo-se que a constante de Planck vale 6,63 x 10⁻³⁴ J.s é correto afirmar que a energia de fóton de uma onda de frequência 3 x 10²⁰ Hz e a região do espectro em que esta se encontra são consecutivamente:

Observando a tira abaixo, os personagens dialogam sobre a atração entre corpos, a qual pode ser melhor explicada pela famosa lei da gravitação universal.

[TIRINHA DA QUESTÃO 35.]

Analise as proposições que seguem sobre esta lei:

I- A lei da gravitação universal de Newton diz que os corpos se atraem na razão inversa de suas massas e na razão direta do quadrado de suas distâncias.

II- A lei da gravitação universal de Newton diz que os corpos se atraem na razão direta de suas massas e na razão inversa do quadrado de suas distâncias.

III- Se a distância entre dois corpos diminui a metade, a força de atração entre os dois é dividida por quatro.

Após a análise, para as proposições supracitadas, apenas é(são) verdadeira(s):

A imagem que segue foi feita no século XVI e ao observarmos percebemos que a mesma faz referência a alguns fenômenos e propriedades da luz. Analise as seguintes proposições sobre a figura.

[FIGURA DA QUESTÃO 36.]

I- Devido à difração da luz, percebemos que a pessoa dentro da água aparece com as pernas tortas, aparentando estar quebradas.

II- Devido à refração da luz, a pessoa com o uso de uma lente consegue concentrar os raios luminosos provenientes do Sol.

III- Devido ao fenômeno da reflexão, a pessoa que se encontra com o espelho consegue se ver.

Após a análise, para as proposições supracitadas, apenas é(são) verdadeira(s):

Leia o Texto VII e responda à questão 37.

Texto VII:

Um estudante de física, num dia de céu azul e sol escaldante, tenta “jogar” uma conversa intelectual, a fim de “azarar” uma garota:

- Aí mina, chega mais. Estás vendo esse céu maneiro? Sabias que a luz do Sol nada mais é do que radiação eletromagnética composta por vários comprimentos de onda, viaja batida a 300 mil quilômetros por segundo, e porque a seção de choque de espalhamento é proporcional à quarta potência da frequência da onda, o azul é mais espalhado do que o vermelho? Hein? O que tu achas?

- Vê se te enxerga...

(Texto extraído da obra de: OLIVEIRA, I. S. Física Moderna: para iniciados, interessados e aficionados, volume 1. São Paulo: Editora livraria da Física, 2005)

A respeito do assunto e da fala do estudante, analise as proposições a seguir, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) Ele argumenta bem sobre a velocidade da luz, uma vez que seu valor é 3 . 10⁸ km/s.

( ) A luz visível é composta por ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda diferentes, cada um associado a uma cor.

( ) Em um dia de sol intenso, se olharmos diretamente para o Sol, o veremos com uma aparência amarelada, justamente porque o componente azul da luz é mais espalhado.

( ) Como a frequência do componente azul é maior que a frequência do componente vermelho, o azul é mais espalhado do que o vermelho.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

Vários cientistas contribuíram para o estudo do calor, dentre eles Benjamin Thompson (1753-1814), Sadi Carnot (1796-1832), Hermann Von Helmholtz (1821-1894), Rudolf Clausius (1822-1888) e James Prescott Joule (1818-1889). As proposições abaixo descritas referem-se a alguns fenômenos e teorias existentes acerca do calor.

I- As lâmpadas incandescentes têm como função transformar a energia elétrica em luminosa. Contudo, parte da energia elétrica é convertida em calor. A essa transformação de energia elétrica em calor dá-se o nome de efeito Joule.

II- O rendimento de uma máquina que opera segundo o ciclo de Carnot, cujo fluido entra a 127 °C e abandona o ciclo a 27 °C, é de aproximadamente 78%.

III- As máquinas térmicas transformam energia térmica em energia mecânica, realizando trabalho a partir de trocas de calor. O calor é retirado de uma fonte quente e cedido a uma fonte fria.

Para as situações supracitadas, é(são) verdadeira(s):

Sabemos que no nosso dia a dia, muito se utiliza de expressões, cujo emprego comum contradiz a ciência, como exemplo: “Estou morrendo de calor”. Atentando-se ao uso correto de expressões científicas no que se refere à transmissão de calor, analise as falas de três senhoras que dialogavam numa noite de inverno.

Maria: “Vou preparar um café para esquentar. Agora preciso ter cuidado pra ele não derramar no fogão, pois a água que se aquece por radiação logo ferverá”.

Tereza: “Enquanto você prepara o café, eu vou aquecer uns pães no tabuleiro de alumínio, que em contato com o fogo transfere o calor por condução para os pães”.

Socorro: “E para completar, pego lençóis de lã no armário, para nos enrolarmos, já que esses se aquecem mais rápido que os lençóis de algodão”.

Das falas das senhoras acima descritas está(ão) correta(s):

Leia o Texto VIII e responda à questão 40.

Texto VIII:

Durante os estudos sobre a natureza do calor, um problema importante foi a medida da temperatura dos corpos que permitisse uma comparação universal. Uma escala termométrica com essa característica surgiu quando o astrônomo dinamarquês Olé Römer (1644-1710) estabeleceu os “pontos fixos”, isto é, temperaturas estáveis de processos facilmente reprodutíveis, como a fusão do gelo e a ebulição da água... Depois do trabalho pioneiro de Römer, muitas escalas termométricas foram criadas. Permanecem em uso até hoje a do físico alemão Daniel Fahrenheit (1686-1736), utilizada especialmente nos EUA, e a do astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744), que se usa no Brasil e em quase todos os países do mundo. (Texto extraído de: Vários autores. Física 1º ano Ensino medo. 1ª edição. São Paulo; editora PD, 2010)

A previsão do tempo indicou que, em Campina Grande, no dia 12 de julho do corrente ano, as temperaturas variam de 18,0°C para 31,0°C. Na escala Fahrenheit, essa variação corresponde a: