Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

UFPB 2011 — PSS 3ª Série — Questões de Física comentadas — Método TEF

PSS 2011 · 3ª Série do Ensino Médio

Física (Q25–32) · 8 questões com resolução comentada.

Q25
Eletricidade — Consumo de energia — Aparelhos em espera

Cinco aparelhos ficam ininterruptamente em stand-by por 30 dias. Cada um consome 5 J de energia por segundo. O preço é R$ 0,50 por kWh. O custo da energia desses cinco aparelhos nesse intervalo será:

A)R$ 17,00
B)R$ 15,00
C)R$ 13,00
D)R$ 11,00
E)R$ 9,00
E
Resolução comentada

Cinco joules por segundo correspondem a 5 W por aparelho. A potência total é:

$$P=5\cdot5=25\,\mathrm W=0{,}025\,\mathrm{kW}$$

$$t=30\cdot24=720\,\mathrm h$$

$$E=Pt=0{,}025\cdot720=18\,\mathrm{kWh}$$

$$\mathrm{custo}=18\cdot0{,}50=9\,\mathrm{reais}$$

Alternativa E.

Q26
Eletricidade — Potência elétrica — Lâmpadas em paralelo

Duas lâmpadas de filamento, A e B, estão em paralelo numa fonte de 220 V. A potência de A é 55 W e a de B é 110 W. As correntes que atravessam as lâmpadas são:

A)$I_A=0{,}15\,\mathrm A$ e $I_B=0{,}30\,\mathrm A$
B)$I_A=0{,}20\,\mathrm A$ e $I_B=0{,}40\,\mathrm A$
C)$I_A=0{,}25\,\mathrm A$ e $I_B=0{,}50\,\mathrm A$
D)$I_A=0{,}30\,\mathrm A$ e $I_B=0{,}60\,\mathrm A$
E)$I_A=0{,}35\,\mathrm A$ e $I_B=0{,}70\,\mathrm A$
C
Resolução comentada

As lâmpadas em paralelo recebem a mesma tensão da fonte.

$$I_A=\frac{P_A}{U}=\frac{55}{220}=0{,}25\,\mathrm A$$

$$I_B=\frac{P_B}{U}=\frac{110}{220}=0{,}50\,\mathrm A$$

Com a mesma tensão aplicada, a lâmpada de potência duas vezes maior conduz o dobro da corrente.

Alternativa C.

Q27
Eletromagnetismo — Solenoide — Campo com núcleo de ferro

Um engenheiro enrola um bastão cilíndrico de ferro de 2,0 m com $4\times10^6$ voltas de fio. A corrente é de 1,5 A. O núcleo aumenta em 1000 vezes o campo do solenoide. Usando $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\,\mathrm{T\,m/A}$, a intensidade do campo no interior é:

A)$24\pi\times10^2\,\mathrm T$
B)$12\pi\times10^2\,\mathrm T$
C)$6\pi\times10^2\,\mathrm T$
D)$3\pi\times10^2\,\mathrm T$
E)$\pi\times10^2\,\mathrm T$
B
Resolução comentada

No modelo de solenoide longo, o campo sem núcleo é proporcional ao número de espiras por comprimento.

$$B_0=\mu_0\frac NL I$$

$$B_0=4\pi\times10^{-7}\frac{4\times10^6}{2}\cdot1{,}5$$

$$B_0=1{,}2\pi\,\mathrm T$$

Aplicamos o fator de amplificação fornecido.

$$B=1000B_0=1200\pi\,\mathrm T$$

$$B=12\pi\times10^2\,\mathrm T$$

Trata-se do resultado formal dos dados do enunciado. Em um núcleo real, a saturação magnética impede extrapolar um fator constante de amplificação a campos dessa magnitude.

Alternativa B.

Q28
Óptica — Lentes — Ampliação em um projetor

Um projetor de slides é formado por apenas uma lente convergente de distância focal 10 cm. A ampliação da imagem projetada numa tela a 2 m do projetor é de:

A)20 vezes
B)19 vezes
C)18 vezes
D)17 vezes
E)16 vezes
B
Resolução comentada

A tela está a 200 cm da lente. Aplicamos a equação dos pontos conjugados.

$$\frac1{10}=\frac1p+\frac1{200}$$

$$\frac1p=\frac{19}{200}$$

$$p=\frac{200}{19}\,\mathrm{cm}$$

O módulo do aumento linear é:

$$|A|=\frac{p'}p=\frac{200}{200/19}=19$$

A imagem é real e invertida; a pergunta solicita o módulo da ampliação.

Alternativa B.

Q29
Óptica — Reflexão — Ângulo de incidência

Uma usina solar é representada por um espelho plano E e uma torre. A torre tem 100 m; a luz percorre 200 m entre o espelho e o topo. A luz solar incide verticalmente e as dimensões do espelho são desprezíveis. O ângulo de incidência no espelho é:

Torre e espelho E: raio incidente vertical e raio refletido até o topo
A)$90^{\circ}$
B)$60^{\circ}$
C)$45^{\circ}$
D)$30^{\circ}$
E)$0^{\circ}$
D
Resolução comentada

O raio refletido forma com o solo um ângulo θ dado por:

$$\sin\theta=\frac{100}{200}=\frac12$$

$$\theta=30^{\circ}$$

Entre a direção vertical para cima, oposta à propagação do raio incidente, e a direção refletida há 60°.

A normal ao espelho bissecta esse ângulo, pois os ângulos de incidência e reflexão são iguais.

$$i=\frac{90^{\circ}-30^{\circ}}2=30^{\circ}$$

O ângulo de incidência é medido em relação à normal, não à superfície do espelho.

Alternativa D.

Q30
Eletricidade — Eletrização — Contato e indução

Uma esfera condutora A, positiva, aproxima-se de uma esfera B idêntica e inicialmente neutra. Identifique as afirmativas corretas:

Na prova original, marca-se o conjunto de afirmações corretas. Aqui, classifique cada uma como verdadeira ou falsa e confira o conjunto.

I. Ao aproximar A de B sem contato, surge atração entre as esferas.
II. Após contato e separação, as esferas sofrem repulsão.
III. Após contato e afastamento, A fica neutra e B fica positiva.
IV. Aproximando A sem contato, aterrando B e desfazendo o aterramento, ambas ficam com cargas de sinais opostos.
V. Aproximando e afastando as esferas sem contato, a configuração inicial de cargas não se modifica.
I, II, IV, V
Resolução comentada

I é verdadeira: a esfera neutra polariza-se e a interação com a carga positiva produz atração.

II é verdadeira: o contato redistribui a carga total entre condutores idênticos; depois de separados, ambos ficam positivos e se repelem.

III é falsa: a esfera A não entrega toda a sua carga nem se torna neutra nesse processo.

IV é verdadeira: mantendo A próxima durante o aterramento, elétrons entram em B. Retirado primeiro o aterramento, B conserva carga negativa, oposta à de A.

V é verdadeira: sem contato nem conexão com a Terra, não há transferência líquida de carga entre os corpos; B volta a apresentar sua distribuição inicial ao afastar A.

Corretas: I, II, IV, V.

Q31
Eletromagnetismo — Força magnética — Desvio de elétrons

Feixes de elétrons de um tubo de imagem são submetidos a campos magnéticos horizontal e vertical. Considerando a velocidade inicial perpendicular aos dois campos, identifique as afirmativas corretas:

Na prova original, marca-se o conjunto de afirmações corretas. Aqui, classifique cada uma como verdadeira ou falsa e confira o conjunto.

I. A trajetória será retilínea se os módulos dos dois campos forem iguais.
II. A trajetória será circular no plano horizontal se o campo horizontal se anular.
III. A trajetória será circular no plano vertical se o campo vertical se anular.
IV. A trajetória será retilínea se os dois campos se anularem.
V. As trajetórias dependem das intensidades dos campos magnéticos.
II, III, IV, V
Resolução comentada

I é falsa: campos horizontal e vertical são perpendiculares; módulos iguais não produzem cancelamento vetorial.

Com apenas campo vertical uniforme, a velocidade perpendicular a ele gera movimento circular no plano horizontal. II é verdadeira.

Com apenas campo horizontal uniforme, o plano do movimento é vertical. III é verdadeira.

Se os campos se anulam e não há outra força no modelo considerado, o movimento permanece retilíneo. IV é verdadeira.

$$r=\frac{mv}{|q|B}$$

A intensidade do campo determina a curvatura para uma velocidade dada. V é verdadeira. As afirmações circulares pressupõem campos uniformes e ausência de outras forças relevantes na região de desvio.

Corretas: II, III, IV, V.

Q32
Física moderna — Relatividade — Postulados e grandezas próprias

Com base nos conceitos da Relatividade Especial, identifique as afirmativas corretas:

Na prova original, marca-se o conjunto de afirmações corretas. Aqui, classifique cada uma como verdadeira ou falsa e confira o conjunto.

I. A velocidade da luz no vácuo é a mesma em todas as direções e referenciais inerciais, independentemente da fonte ou do observador.
II. As leis da Física dependem do referencial inercial escolhido.
III. Observadores em movimento relativo não concordam, em geral, quanto à simultaneidade entre dois eventos.
IV. Tempo próprio é o intervalo entre eventos que ocorrem no mesmo ponto de um referencial inercial, medido nesse referencial.
V. Comprimento próprio é aquele medido no referencial em que o objeto está em repouso.
I, III, IV, V
Resolução comentada

I é verdadeira: a invariância da velocidade da luz no vácuo é um dos postulados da teoria.

II é falsa: as leis físicas têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais.

III é verdadeira: a simultaneidade de eventos separados espacialmente depende do referencial.

IV é verdadeira: o tempo próprio é medido por um relógio presente nos dois eventos, que ocorrem na mesma posição nesse referencial.

V é verdadeira: o comprimento próprio é a medida feita no repouso do objeto.

Nota de contexto: sistemas GPS exigem correções tanto de Relatividade Especial quanto de Relatividade Geral; a referência do enunciado à teoria especial não esgota o funcionamento do sistema.

Corretas: I, III, IV, V.

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