UEPB 2014 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Ao chegar a um shopping, três amigos (A, B e C), de mesma massa M, têm diante de si três opções para subir do primeiro para o segundo piso: de elevador, de escada rolante, ou de escada convencional, já que eles estão no mesmo nível. Cada um deles escolhe uma opção diferente, para verificar quem chega primeiro. Com relação ao trabalho (T) realizado pela força-peso de cada amigo, é correto afirmar:

No século XVIII, o físico inglês Isaac Newton formulou as leis da mecânica e as usou para estudar e interpretar um grande número de fenômenos físicos. Com base na compreensão dessas leis, analise as proposições a seguir:

I- Ao fazer uma curva fechada em alta velocidade, a porta de um automóvel abriu-se, e o passageiro, que não usava cinto de segurança, foi lançado para fora. Esse fato pode ser explicado pela segunda lei de Newton.

II- A segunda lei de Newton afirma que, se a soma de todas as forças atuando sobre um corpo for nula, o mesmo terá um movimento uniformemente variado.

III- Um automóvel colide frontalmente com uma bicicleta. No momento da colisão, pode-se afirmar que a intensidade da força que o automóvel exerce sobre a bicicleta é a mesma que a intensidade da força que a bicicleta exerce sobre o automóvel e em sentido contrário.

Para as situações supracitadas, em relação às leis de Newton, é(são) correta(s) apenas a(as) proposição(ões)

Um ramo importante da Física, ligado à Termologia, é a criogenia, cuja finalidade é conseguir temperaturas extremamente baixas com as mais diferentes aplicações. A obtenção de temperaturas reduzidas é utilizada, por exemplo, na conservação de produtos alimentícios, no transporte de gêneros perecíveis, na preservação de tecidos, dos componentes do sangue e de outras partes do corpo humano para posterior utilização. Em Biologia e Veterinária, a criogenia está associada à conservação do sêmen de animais para uso em fertilização. A manutenção de sêmen bovino em temperatura da ordem de 73° kelvin é fundamental para preservar suas características, a fim de que o processo de inseminação artificial tenha sucesso. (...).

(Adaptado de FERRARO, N. G. SOARES, P.A. de Toledo. FOGO, Ronaldo. Física Básica. 3. ed. vol. único. São Paulo: Atual, 2009, p. 273).

Com base nas informações apresentadas no texto acima, indique qual o valor correspondente à temperatura de 73° kelvin nas escalas Celsius e Fahrenheit, respectivamente, para manutenção de sêmen bovino.

Quando ocorre um impedimento à livre dilatação ou contração de um corpo, surgem forças internas de tensão que podem levá-lo a se romper ou a se deformar. Por isso, há muitas situações do cotidiano em que a dilatação ou contração térmica é “facilitada” para evitar problemas desse tipo. Por exemplo: nas ferrovias, as barras de trilho devem ser assentadas com um espaço entre elas, para permitir a livre dilatação quando a temperatura variar. Se isso não fosse feito, os trilhos poderiam se entortar, devido à tensão a que ficariam submetidos. (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 32)

Com base nas informações acima, analise a seguinte situação-problema:

Em geral, os trilhos de uma ferrovia têm um comprimento de 15 m e são instalados sobre os dormentes quando a temperatura é de 25° C. Considere que os trilhos têm um coeficiente linear de $10\cdot10^{-6}\,^\circ\text{C}^{-1}$. Em um dia ensolarado de verão, a temperatura dos trilhos pode atingir 55°C. Qual deve ser a distância de dilatação mínima entre os trilhos de modo a evitar que as extremidades de dois trilhos consecutivos se juntem e se deformem, podendo ocasionar um acidente?

Um jovem, ao fazer um exame de audiometria, por estar “ouvindo pouco”, foi capaz de ouvir sons de faixas de frequências entre 40 Hz e 3400 Hz. Sabendo que a velocidade do som no ar é 340 m/s, o comprimento de onda correspondente ao som de maior frequência que o jovem ouviu, em centímetros, foi:

Um clarinete e uma flauta estão emitindo sons de mesma altura, sendo a amplitude de som do clarinete maior que a do som da flauta. Considere uma pessoa situada à mesma distância dos dois instrumentos. Com base nessas informações, escreva ( V ) ou ( F ), conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) O som de maior intensidade será aquele de maior amplitude (o do clarinete).
( ) Os dois instrumentos estão emitindo a mesma nota musical.
( ) As formas das ondas emitidas pelos dois instrumentos são iguais.
( ) A pessoa, em condições normais, perceberá sons de timbres diferentes emitidos por eles.

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

Um pai de família procurou estimar o “consumo” de energia elétrica de sua residência, alimentada com uma diferença de potencial de 220V, gerado pelo uso dos aparelhos elétricos, especificados na tabela ao lado, com suas respectivas potências e tempo diário de funcionamento.
Supondo que o mês é de 30 dias e que os aparelhos, especificados na tabela, são utilizados diariamente, o valor da tarifa cobrada pela companhia de eletricidade local ao consumidor é de R$ 0,30 por um quilowatt-hora (1 KWh) de energia consumida, o custo, ao final de um mês, da energia elétrica consumida pelos aparelhos é:

As nuvens (do tipo cúmulo-nimbo), das quais resultam as tempestades, apresentam-se em geral eletrizadas. Os relâmpagos e os trovões são consequência de descargas elétricas entre nuvens ou entre nuvens e o solo.
Com base no exposto, analise, nas proposições a seguir, os fenômenos atmosféricos, escrevendo ( V ) ou ( F ), conforme elas sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) O elevado aquecimento do ar (efeito térmico das correntes) causa uma brusca expansão, produzindo uma onda sonora de grande amplitude, denominada trovão.

( ) A descarga elétrica na atmosfera (o raio) produzida por uma trovoada, causando uma corrente elétrica de grande intensidade que ioniza o ar ao longo do seu percurso, emite intensa radiação eletromagnética, parte da qual, sob a forma de luz, é denominada relâmpago.

( ) Durante uma tempestade, uma pessoa observa um relâmpago e, somente após 11 s, ela escutará o barulho correspondente ao trovão. Lembrando que a velocidade do som no ar é 340 m/s, então, pode-se afirmar corretamente que a distância da pessoa ao local onde ocorreu o relâmpago é de 3,4 km.

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

Um motor elétrico M, (figura ao lado), ligado a uma bateria que lhe aplica uma diferença de potencial (voltagem) $V_{AB}=15V$, fornecendo-lhe uma corrente de 6,0A. O motor possui uma resistência interna de 0,30 Ω. Em virtude desta resistência, parte da energia fornecida ao motor pela bateria é transformada em calor (o motor se aquece), sendo a energia restante transformada em energia mecânica de rotação do motor. Baseando-se nestas informações, pode-se afirmar que:

Como funcionam os detectores de metais?

O detector de metais é um aparelho que verifica se uma pessoa transporta objetos de metal, junto ao corpo ou na bagagem. Costuma ser utilizado em aeroportos, bancos e outras instituições, como medida de segurança, para evitar a entrada de armas. O princípio de funcionamento de um detector baseia-se na indução eletromagnética. O aparelho consta de uma bobina que, ao ser percorrida por uma corrente elétrica, gera um campo magnético no seu núcleo de ferro.
(Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 3. São Paulo: Moderna, 2003, p.346)

Com base no exposto, analise e identifique, nas proposições a seguir, a (as) que explica(m) o princípio de funcionamento do detector de metais manual.

I- Quando o detector se aproxima de um objeto metálico, a variação do fluxo magnético induz correntes induzidas nesse objeto. Sendo variáveis, essas correntes produzem campos variáveis que induzem novas correntes na bobina, modificando a intensidade da corrente original. A variação da intensidade de corrente é detectada por um amperímetro que aciona um alarme sonoro e um sinal luminoso, indicando a presença do objeto.

II- Quando o detector se aproxima de um objeto metálico, a variação do fluxo magnético induz correntes elétricas (correntes de Ampère) nesse objeto. Sendo variáveis, essas correntes produzem campos variáveis que induzem novas correntes na bobina, modificando a intensidade da corrente original. A variação da intensidade de corrente é detectada por um amperímetro que aciona um alarme sonoro e um sinal luminoso, indicando a presença do objeto.

III- Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, a variação do fluxo elétrico induz correntes induzidas nesse objeto. Sendo variáveis, essas correntes produzem campos variáveis que induzem novas correntes na bobina, modificando a intensidade da corrente original. A variação da intensidade de corrente é detectada por um amperímetro que aciona um alarme sonoro e um sinal luminoso, indicando a presença do objeto.

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

Leia o Texto e analise as proposições que seguem:

I- Sempre que um móvel varia (aumentando ou diminuindo) sua velocidade escalar, dizemos que ele está apresentando aceleração escalar.

II- O gráfico abaixo é um exemplo que ilustra o movimento do carro, até o momento em que ele para.

III- Se o carro antes se movia com uma velocidade de 60km/h e freia bruscamente, conforme ilustrado na Figura 1, dizemos que sua aceleração escalar é nula.

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

A ideia de que leis universais governam o movimento dos corpos e podem ser aplicadas aos movimentos ocorridos tanto no céu como na Terra foi se firmando a partir dos estudos de Galileu. A Lei da Gravitação Universal apresentada por Newton se ancora nas ideias e descobertas de Galileu e Kepler. Baseado na compreensão da Gravitação, analise as proposições abaixo.

I- A Lei da Gravitação Universal enuncia que “matéria atrai matéria, na razão direta do produto das massas e inversa do quadrado da distância”.

II- A 1ª lei de Kepler, denominada lei das órbitas, afirma que cada planeta descreve uma órbita elíptica em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse.

III- Sendo a constante de Gravitação Universal G igual a $6{,}7\times10^{-11}\text{ N.m}^2/\text{kg}^2$, a força de atração gravitacional entre duas pessoas de 45 kg e 50 kg que estão distantes 6m uma da outra, vale $4{,}2\times10^{-11}\text{ N}$.

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

Leia o Texto e analise as proposições que seguem.

I- Apesar de o aço ter uma densidade oito vezes maior do que a água, um navio de aço flutua. O fato é que na sua estrutura, existem muitos compartimentos cheios de ar. Assim, a densidade média pode ser menor que a da água.

II- Sabendo que a densidade da água a 4°C é de 1 g/cm³, no Sistema Internacional de Unidades (SI), a densidade é de 1000 kg/cm³.

III- Numa experiência na escola, os alunos observaram que uma bola afundava na água. Ao colocarem sal na água, a bola passou a flutuar. Isso foi possível porque, com o acréscimo do sal, a densidade da água diminuiu, fazendo com que a bola subisse.

A partir da análise feita, é(são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões)

Um pedreiro chamado José utiliza sempre, nas construções, uma mangueira transparente com água para realizar um procedimento por ele denominado “bater o nível”, quando deseja nivelar dois pontos em sua obra. Ao manusear as extremidades da mangueira nos pontos que quer nivelar, a altura da água é a mesma, quando o equilíbrio é estabelecido. Como a pressão exercida por um líquido só depende de sua altura, se a altura de uma das extremidades da mangueira fosse maior, a pressão também seria maior que a outra extremidade e o líquido ficaria em equilíbrio.
Dentre as leis, princípios e teoremas da física, o que explica o que acontece nessa prática cotidiana de José é:

“No século XVIII, a primeira Revolução Industrial, ocorrida na Inglaterra, foi movida a carvão, com a máquina a vapor impulsionando a indústria têxtil e a metalúrgica; mais tarde, locomotivas e barcos a vapor também impeliram o transporte de longa distância” (KANTOR, C.A. et all, Física 1º ano. Coleção Quanta Física, Editora PD. São Paulo, 2010). A energia obtida da combustão do carvão mineral era transformada em energia mecânica, que produzia o movimento das máquinas industriais.
Até 1824, acreditava-se que uma máquina térmica poderia atingir o rendimento total. Contudo, Sadi Carnot (1796-1832) demonstrou a impossibilidade desse rendimento. Considerando uma máquina teórica idealizada por Carnot, que opera entre duas fontes, uma fria e outra quente, cujas temperaturas são respectivamente 27°C e 227°C, o seu rendimento é igual a:

Num dia muito frio em Campina Grande, um garoto chamado Pedro, com o intuito de minimizar o frio, fez a seguinte proposta a seu pai:

– Pai, hoje tá muito “frio”? Pega o cobertor de lã e vem pra cama comigo.

O pai disse:

– Não precisa de cobertor de lã. O lençol de algodão, por ser fininho, será melhor para nos aquecer.

A mãe de Pedro participa da conversa e retruca:

– Que história é essa? O cobertor de lã é um excelente condutor térmico, e impedirá que o calor se propague para o meio.

De repente, chega o irmão de Pedro, que fala:

– Nada disso! O cobertor de lã é um isolante térmico, por isso ele é mais apropriado que o lençol de algodão.

Por fim, Pedro conclui:

– Não importa, gente, venham todos pra cá me aquecer, que está frio.

Com base no diálogo dessa família, está(ão) correto(a)(s):

Leia o texto:

A ilustração faz referência a um garoto observando uma flor iluminada com luz solar. Há um feixe de luz na cor vermelha entre a flor e o olho do menino.

Analise as proposições:

I- O menino enxerga a flor vermelha, devido a seu olho emitir um feixe de luz para ela.

II- A flor iluminada pela luz do Sol reflete luz para o olho do menino, e este consegue ver.

III- O menino vê a flor na cor vermelha porque todas as cores emitidas pelo Sol para a flor são refletidas para o olho do menino, e apenas a cor vermelha é absorvida por ela.

A partir da análise feita, é(são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões):

Com os olhos podemos manter íntima interação com o mundo que nos cerca. Por meio da visão, recebemos dos corpos informações referentes a formas, cores, distâncias, movimentos, etc.
Contudo, o homem pode apresentar defeitos visuais, tais como, a miopia, a hipermetropia, a presbiopia, o astigmatismo e o estrabismo, os quais podem ser corrigidos com o uso de lentes.

Analise as sentenças abaixo, marcando ( V ) para verdadeiro e ( F ) para falso.

( ) A correção da miopia é feita com uso de lentes convergentes, que diminuem a vergência do sistema ocular.
( ) A hipermetropia consiste em um encurtamento do bulbo do olho, sendo a correção feita com lentes convergentes.
( ) A presbiopia é um defeito que consiste no enrijecimento dos músculos ciliares, ou da própria lente natural do olho.
( ) O astigmatismo se corrige com uso de lentes cilíndricas, que têm o objetivo de compensar a assimetria do sistema óptico ocular.

Após a análise, a alternativa correta é:

Hoje, todos estamos acostumados a ver, diariamente, claras relações entre luz e fenômenos elétricos. Sabemos que cada ponto de tela da TV ou de um monitor de computador brilha porque foi atingido por um feixe de elétrons, assim como a porta automática de centro comercial ou do elevador abre ao detectar nossa presença porque nosso corpo interrompe um feixe de luz invisível ou infravermelha (KANTOR, C.A. et all, Física 3º ano. Coleção Quanta Física, Editora PD. São Paulo, 2010).

Foi Einstein, em 1905, ao explicar o efeito fotoelétrico, quem interpretou, pela primeira vez, a interação entre elétrons e partículas de luz. Sobre tal fenômeno, analise as situações abaixo.

I- O efeito fotoelétrico se trata da emissão de elétrons por placas metálicas quando atingidas por luz de frequência suficientemente alta.

II- O efeito fotoelétrico se trata da emissão de elétrons por placas metálicas quando atingidas por luz de frequência suficientemente baixa.

III- Em 1905, ao analisar esse efeito, a luz que era descrita como onda passou a ser entendida como partícula.

A partir da análise feita, é(são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões):

Considerando que a luz infravermelha tem frequência igual a $1{,}5\times10^{14}\text{ Hz}$, que a constante de Plank vale $h=6{,}6\times10^{-34}\text{ J.s}$ e que $1eV=1{,}6\times10^{-19}\text{ J}$, o valor do quantum de energia em (eV) vale aproximadamente: