UPE SSA1 2016 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Sistema Seriado de Avaliação · 1ª fase — Questões de Física do 1º dia · Gabarito oficial definitivo.
Dados para as questões numéricas
Constantes fornecidas no caderno de provas do SSA1 2016, 1º dia.
$g = 10{,}0\text{ m/s}^2$
$\pi = 3$
$\sqrt{3} = 1{,}7$
$1\text{ hp} = 746\text{ W}$
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ELETRICIDADE — ENERGIA ELÉTRICA — CONSUMO E CUSTO
Para economizar na conta de energia elétrica, a gerência de uma cafeteria decidiu proibir o uso das tomadas do seu estabelecimento para recargas de baterias de celular. Mesmo com receio de perder o consumo da clientela que, esperando o celular carregar, consome mais no estabelecimento, a equipe de gerentes acredita que isso foi uma boa ideia. Para carregar um aparelho celular completamente, consomem-se aproximadamente 15 Wh de energia elétrica. Admitindo que essa carga seja feita diariamente, na cafeteria por um cliente frequente, estime o custo máximo anual de carga desse aparelho, sabendo que cada kWh custa R$ 0,60.
A)R$ 5475,00
B)R$ 3285,00
C)R$ 91,30
D)R$ 3,30
E)R$ 0,25
Gabarito oficial — SSA 1 2016
D
15 Wh = 0,015 kWh por dia. Em 365 dias, o consumo é 5,475 kWh. O custo é 5,475 × 0,60 = R$ 3,285, aproximadamente R$ 3,30.
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MECÂNICA — CINEMÁTICA — DESLOCAMENTO VETORIAL
Um robô no formato de pequeno veículo autônomo foi montado durante as aulas de robótica, em uma escola. O objetivo do robô é conseguir completar a trajetória de um hexágono regular ABCDEF, saindo do vértice A e atingindo o vértice F, passando por todos os vértices sem usar a marcha ré. Para que a equipe de estudantes seja aprovada, eles devem responder duas perguntas do seu professor de física, e o robô deve utilizar as direções de movimento mostradas na figura a seguir: Suponha que você é um participante dessa equipe. As perguntas do professor foram as seguintes: I. É possível fazer a trajetória completa sempre seguindo as direções indicadas? II. Qual segmento identifica o deslocamento resultante desse robô? Responda às perguntas e assinale a alternativa CORRETA.
A)I – Não; II - AF
B)I – Não; II - CB
C)I – Não; II - Nulo
D)I – Sim; II - FC
E)I – Sim; II - AF Suponha que você é um participante dessa equipe. As perguntas do professor foram as seguintes:
Gabarito oficial — SSA 1 2016
E
As setas permitem o percurso A → C → B → A → F → D → E → F, passando por todos os vértices. O deslocamento depende apenas do ponto inicial e do final: é o vetor AF. A distância percorrida é outra grandeza.
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MECÂNICA — ENERGIA — CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
Desejando ampliar seus conhecimentos sobre conservação da energia mecânica, um estudante observa o movimento de um pequeno carro, de massa 250 g, ao longo de uma trajetória que é descrita pela equação x2 /25 + y2 /4 = 1, onde x e y são medidos em metros. Se no ponto A de coordenada horizontal x = xA = - 3,0 m, o carro foi arremessado com velocidade inicial de módulo vA = 3,0 m/s, qual é a velocidade do carro no ponto B de coordenada horizontal xB = 0,0 m? Considere que o carro pode ser tratado como partícula e despreze os efeitos do atrito.
A)0,0 m/s
B)1,0 m/s
C)3,0 m/s
D)6,2 m/s
E)8,4 m/s
Gabarito oficial — SSA 1 2016
B
Na parte superior da elipse, yA = 2√(1 − 9/25) = 1,6 m e yB = 2 m. Pela conservação da energia, vB² = vA² − 2g(yB − yA) = 9 − 20 × 0,4 = 1. Portanto vB = 1 m/s; a massa se cancela.
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MECÂNICA — IMPULSO — FORÇA MÉDIA NA COLISÃO
“Ao utilizar o cinto de segurança no banco de trás, o passageiro também está protegendo o motorista e o carona, as pessoas que estão na frente do carro. O uso do cinto de segurança no banco da frente e, principalmente, no banco de trás pode evitar muitas mortes. Milhares de pessoas perdem suas vidas no trânsito, e o uso dos itens de segurança pode reduzir essa estatística. O Brasil também está buscando, cada vez mais, fortalecer a nossa ação no campo da prevenção e do monitoramento. Essa é uma discussão que o Ministério da Saúde vem fazendo junto com outros órgãos do governo”, destacou o Ministro da Saúde, Arthur Chioro. Estudo da Associação Brasileira de Medicina de Tráfego (Abramet) mostra que o cinto de segurança no banco da frente reduz o risco de morte em 45% e, no banco traseiro, em até 75%. Em 2013, um levantamento da Rede Sarah apontou que 80% dos passageiros do banco da frente deixariam de morrer, se os cintos do banco de trás fossem usados com regularidade. Disponível em: http://bvsms.saude.gov.br/ultimas-noticias/1596-metade-dos-brasileiros-nao-usa-cinto-de-seguranca-no-banco-detras Acesso em: 12 de julho de 2015.
Em uma colisão frontal, um passageiro sem cinto de segurança é arremessado para a frente. Esse movimento coloca em risco a vida dos ocupantes do veículo. Vamos supor que um carro popular com lotação máxima sofra uma colisão na qual as velocidades inicial e final do veículo sejam iguais a 72 km/h e zero, respectivamente. Se o passageiro do banco de trás do veículo tem massa igual a 80 kg e é arremessado contra o banco da frente, em uma colisão de 400 ms de duração, a força média sentida por esse passageiro é igual ao peso de
A)360 kg na superfície terrestre.
B)400 kg na superfície terrestre.
C)1440 kg na superfície terrestre.
D)2540 kg na superfície terrestre.
E)2720 kg na superfície terrestre.
Gabarito oficial — SSA 1 2016
B
72 km/h = 20 m/s e 400 ms = 0,4 s. Pelo impulso, Fméd = m|Δv|/Δt = 80 × 20/0,4 = 4000 N. Esse valor equivale ao peso de uma massa de 400 kg sob g = 10 m/s².
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MECÂNICA — DINÂMICA — FORÇA CENTRÍPETA
Em um filme de ficção científica, uma nave espacial possui um sistema de cabines girantes que permite ao astronauta dentro de uma cabine ter percepção de uma aceleração similar à gravidade terrestre. Uma representação esquemática desse sistema de gravidade artificial é mostrada na figura a seguir. Se, no espaço vazio, o sistema de cabines gira com uma velocidade angular , e o astronauta dentro de uma delas tem massa m, determine o valor da força normal exercida sobre o astronauta quando a distância do eixo de rotação vale R. Considere que R é muito maior que a altura do astronauta e que existe atrito entre o solo e seus pés.
A)mRω²
B)2mRω²
C)mRω²/2
D)mω²/R
E)8mRω²
Gabarito oficial — SSA 1 2016
A
A normal fornece a força radial necessária ao movimento circular. Como v = ωR, N = mv²/R = mRω². Não é preciso adicionar o peso terrestre: o enunciado situa o sistema no espaço vazio.
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MECÂNICA — LEIS DE NEWTON — INÉRCIA
Uma viagem do Nordeste do Brasil até Ruanda, na África, é proposta da seguinte forma: decolase um helicóptero e, ficando em suspensão no ar em baixa altitude, espera-se a Terra girar para pousar em solo africano. Sobre essa proposta, desprezando os efeitos de correntes de ar externas sobre o helicóptero, assinale a alternativa CORRETA.
A)É possível de ser realizada, mas é evitada por causa do longo tempo de viagem, que é de aproximadamente 24 horas.
B)É possível de ser realizada, mas é evitada porque o helicóptero mudaria sua latitude atingindo, na verdade, a Europa.
C)É impossível de ser realizada, uma vez que o helicóptero, ao decolar, possui aproximadamente a mesma velocidade de rotação da Terra, ficando no ar, sempre acima da mesma região no solo.
D)É impossível de ser realizada, por causa do movimento de translação da Terra.
E)É impossível de ser realizada porque violaria a irreversibilidade temporal das equações do movimento de Newton.
Gabarito oficial — SSA 1 2016
C
Antes de decolar, o helicóptero já acompanha a rotação terrestre. Ele conserva aproximadamente essa velocidade tangencial, e a atmosfera também acompanha a Terra. Ficar pairando não permite esperar que outro continente passe por baixo.
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MECÂNICA — CINEMÁTICA — MOVIMENTO RELATIVO
Um balão dirigível sobe verticalmente, com velocidade constante de 90,0 km/h em relação ao solo, e, a uma altura de 80,0 m do chão, um de seus passageiros arremessa um objeto com velocidade vertical e para cima de 18,0 km/h, em relação ao piso do cesto do balão. Em quantos segundos, o objeto retorna para a mão do passageiro?
A)5,0
B)4,0
C)3,0
D)2,0
E)1,0
Gabarito oficial — SSA 1 2016
E
No referencial do balão, que sobe com velocidade constante, o objeto sai com 18 km/h = 5 m/s. Para voltar à mesma altura relativa, 0 = 5t − gt²/2. A raiz não nula é t = 2 × 5/10 = 1 s. A velocidade de subida e a altura inicial não alteram esse tempo.
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MECÂNICA — SISTEMAS DE PARTÍCULAS — CENTRO DE MASSA
Em um experimento utilizando bolas de bilhar, uma bola A é arremessada com velocidade horizontal de módulo vA, em uma superfície horizontal fixa e sem atrito. A bola A colide elasticamente com outra bola idêntica, B. Sobre o movimento do centro de massa do conjunto de bolas, sabendo que a bola B está sempre em contato com a superfície, assinale a alternativa CORRETA.
A)Permanece em repouso, durante o movimento de A e B na plataforma.
B)Permanece em repouso, durante o movimento na rampa da partícula B.
C)Está em movimento uniformemente variado, antes da colisão.
D)Está em movimento uniforme, depois da colisão, enquanto B ainda está na plataforma.
E)Está em movimento uniforme, durante o movimento descendente da partícula B.
Gabarito oficial — SSA 1 2016
D
Enquanto as duas bolas estão na plataforma horizontal sem atrito, a força externa resultante é nula, e a velocidade do centro de massa é constante. A colisão troca forças internas e não altera esse resultado. Na rampa, existe resultante externa, por isso a afirmação correta é D.
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MECÂNICA — ANÁLISE DE GRÁFICOS — TAXA MÉDIA DE VARIAÇÃO
O número de acessos em banda larga móvel, entre 2010 e 2014, cresceu 969% na região Norte, chegando a 8,63 milhões de acessos e 920% na região Nordeste, com 27,68 milhões de acessos. O crescimento foi percentualmente acima das demais regiões, sendo 786% no Centro-Oeste (11,54 milhões), 702% no Sul (17,16 milhões) e 816% no Sudeste (58,61 milhões). O crescimento médio de acessos no país foi de 825%, atingindo 123,6 milhões de acessos. Os dados são do balanço do programa divulgado em junho pelo Ministério das Comunicações. No mesmo período, a cobertura de banda larga móvel subiu 400% em todo o País, alcançando 3.406 cidades que eram apenas 681 em 2010. Disponível em: http://blog.planalto.gov.br/banda-larga-movel-cresce-mais-de-900-no-norte-e- nordeste-aponta-balanco-do-pnbl/, acessado em: 12 de julho de 2015. (Adaptado)
Com base no trecho de reportagem e no gráfico acima, assinale a alternativa CORRETA.
A)A taxa média de crescimento de acessos entre o período de dezembro de 2013 e maio de 2014 é menor que a obtida entre maio e dezembro de 2010.
B)Entre dezembro de 2011 e dezembro de 2013, tem-se que a variação do número de cidades cobertas foi de 2865.
C)O gráfico mostra que o número de acessos em maio de 2014 é da ordem de 10¹⁰ acessos.
D)Se a taxa média de crescimento do número de acessos se mantiver constante em relação ao período de dezembro de 2013 e maio de 2014, é possível estimar que o número de acessos em dezembro de 2014 foi de 140 milhões.
E)A velocidade média de crescimento de cidades cobertas foi de aproximadamente 57 cidades por mês em todo o período mostrado no gráfico.
Gabarito oficial — SSA 1 2016
E
O intervalo de maio de 2010 a maio de 2014 tem 48 meses. A cobertura passou de 681 a 3406 cidades: (3406 − 681)/48 ≈ 56,8 cidades por mês, aproximadamente 57. A questão usa taxa média de variação; não representa velocidade física de um móvel.
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MECÂNICA — GRAVITAÇÃO — MASSA A PARTIR DA ÓRBITA
Em 16 de julho de 2015, a equipe da NASA, responsável pela sonda New Horizons, que tirou fotografias de Plutão, publicou a seguinte mensagem: Uau! Acabamos de tirar mais de 1200 fotos de Plutão. Vamos tentar ter mais algumas enquanto estamos na vizinhança. #PlutoFlyBy Disponível em: Twitter.com, usuário: @NASANewHorizons. Publicado em 16 de julho de 2015, traduzido e acessado em 19 de julho de 2015.
Uma das fotografias mostrava uma cadeia de montanhas em sua superfície. Suponha que você é um participante da missão aqui na Terra e precisa auxiliar a equipe no cálculo da massa de Plutão. Assinale a alternativa que oferece o método de estimativa mais preciso na obtenção de sua massa. Para efeitos de simplificação, suponha que Plutão é rochoso, esférico e uniforme.
A)Medir o seu raio e posicionar a sonda em órbita circular, em torno de Plutão, em uma distância orbital conhecida, medindo ainda o período de revolução da sonda.
B)Medir o seu raio e compará-lo com o raio de Júpiter, relacionando, assim, suas massas.
C)Observar a duração do seu ano em torno do Sol, estimando sua massa utilizando a Terceira Lei de Kepler.
D)Medir a distância percorrida pela sonda, da Terra até Plutão, relacionando com o tempo que a luz do Sol leva para chegar a ambos.
E)Utilizar a linha imaginária que liga o centro do Sol ao centro de Plutão, sabendo que ela percorre, em tempos iguais, áreas iguais.
Gabarito oficial — SSA 1 2016
A
Em uma órbita circular de raio orbital r e período T, GMm/r² = m4π²r/T². Logo M = 4π²r³/(GT²). Medir o raio de Plutão ajuda a converter a altura da órbita em distância ao centro; o período orbital da sonda permite estimar a massa do planeta.
