UFPB 2002 — PSS 2ª Série — Questões de Física comentadas — Método TEF

Como material e variação de temperatura são iguais, a dilatação superficial é proporcional à área inicial.

$$\Delta A=\beta A_0\Delta T$$

As áreas iniciais de A, B, C e D são, respectivamente:

$$4L^2,\quad2L^2,\quad L^2,\quad2L^2$$

A placa A apresenta o maior aumento de área: I é verdadeira.

Na direção horizontal, B e C têm comprimento L. Como a dilatação linear é proporcional ao comprimento inicial, os aumentos são iguais: II é verdadeira.

$$\Delta\ell=\alpha\ell_0\Delta T$$

Na vertical, B mede 2L e D mede L. A dilatação de B é o dobro da de D: III é falsa.

Alternativa B.

Para aquecimento sem mudança de fase, a variação de temperatura é inversamente proporcional ao produto da massa pelo calor específico.

$$\Delta T=\frac{Q}{MC}$$

Nos três corpos, obtemos:

$$\Delta T_1=\frac{Q}{4M_0C_0}$$

$$\Delta T_2=\frac{Q}{2M_0C_0}$$

$$\Delta T_3=\frac{Q}{M_0C_0}$$

Para o mesmo calor positivo, o menor denominador produz a maior variação.

$$\Delta T_3>\Delta T_2>\Delta T_1$$

Alternativa D.

O recipiente fechado mantém a quantidade de gás constante e a dilatação desprezível mantém seu volume constante.

$$pV=nRT$$

$$T=\frac{V}{nR}p$$

No modelo de gás ideal com capacidade calorífica constante, a energia interna é proporcional à temperatura absoluta.

$$U=nC_VT$$

$$U=\frac{C_VV}{R}p$$

Portanto, a energia interna cresce linearmente com a pressão. No intervalo representado, o gráfico é um segmento de reta crescente.

Alternativa E.

Num ciclo completo, a energia interna retorna ao valor inicial. O trabalho útil corresponde à diferença entre o calor absorvido e o rejeitado.

$$W=Q_q-Q_f$$

$$W=80-60$$

$$W=20\,\mathrm{kcal}$$

O rendimento compara esse trabalho com a energia recebida da fonte quente.

$$\eta=\frac{W}{Q_q}$$

$$\eta=\frac{20}{80}$$

$$\eta=25\%$$

Alternativa D.

O objeto é solto do repouso em um extremo da oscilação. Ao voltar a subir, alcançou o extremo oposto: o percurso de 50 cm corresponde a duas amplitudes.

$$2A=50\,\mathrm{cm}$$

$$A=25\,\mathrm{cm}$$

O deslocamento entre extremos consecutivos leva meio período.

$$\frac{T}{2}=1\,\mathrm s$$

$$T=2\,\mathrm s$$

Alternativa C.

Ao inverter o sentido do raio que saía pela face B, sua nova incidência reproduz a direção e o ângulo da trajetória anterior em sentido contrário.

Pelo princípio da reversibilidade, a luz percorre o mesmo caminho geométrico, com as setas invertidas: entra por B, refrata no bloco e sai por A.

A lei de Snell é compatível com essa inversão.

$$n_1\sin i=n_2\sin r$$

Não é necessário conhecer o índice de refração. É preciso preservar tanto o caminho interno quanto o sentido de propagação.

Alternativa A.

Para uma estrela muito distante, o feixe incidente pode ser tratado como paralelo ao eixo principal. No modelo paraxial do espelho côncavo, os raios refletidos convergem para o foco real, à frente do espelho.

Pela equação dos espelhos:

$$\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{p'}$$

Para um objeto muito distante, o termo 1/p tende a zero.

$$p'\approx f$$

O desenho correto apresenta raios chegando ao espelho e, depois da reflexão, dirigindo-se ao mesmo ponto focal. Essa construção usa a aproximação de raios próximos ao eixo principal.

Alternativa E.

Como o barco está parado em relação ao ponto de observação, seu período de oscilação coincide com o intervalo entre cristas sucessivas que chegam a ele.

$$v=\frac{\lambda}{T}$$

$$\lambda=vT$$

$$\lambda=1{,}2\cdot8$$

$$\lambda=9{,}6\,\mathrm m$$

O barco oscila localmente; a velocidade fornecida é a de propagação da onda.

Alternativa A.