Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPE SSA2 2015 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Sistema Seriado de Avaliação · 2ª fase — Questões de Física do 1º dia · Gabarito oficial definitivo.

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ÓPTICA — ESPELHOS PLANOS — FORMAÇÃO DE IMAGENS

Com base nos conhecimentos da óptica geométrica, para espelhos planos, no que diz respeito aos processos de formação de imagens e reflexão, analise as afirmativas a seguir: I. As imagens produzidas são reais. II. As imagens são produzidas por prolongações dos raios incidentes no espelho. III. O ângulo de incidência da luz é igual ao ângulo de reflexão. Está CORRETO apenas o que se afirma em

A)I.
B)II.
C)III.
D)I e II.
E)II e III.

Gabarito oficial — SSA 2 2015

C

Para objetos reais, as imagens de espelhos planos são virtuais, tornando I falsa. Elas são localizadas pelo prolongamento dos raios refletidos, e não dos incidentes, portanto II é falsa. A lei da reflexão dá igualdade dos ângulos de incidência e reflexão: somente III é correta.

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ÓPTICA — ESPELHOS ESFÉRICOS — EQUAÇÃO DE GAUSS

Uma pequena bola se aproxima do vértice A de um espelho côncavo E, de raio de curvatura 4,0 m, com uma velocidade constante de 1,0 m/s. Passados 4,0 segundos a partir do instante mostrado na figura, qual a posição da imagem da bola em relação ao vértice do espelho E?

Figura original da questão 24
A)3,0 m
B)6,0 m
C)12,0 m
D)20,0 m
E)25,0 m

Gabarito oficial — SSA 2 2015

A

A distância inicial é 10 m. Após 4 s a 1 m/s em direção ao espelho, p = 6 m. O foco é f = R/2 = 2 m. Assim, 1/p′ = 1/2 − 1/6 = 1/3, e a imagem está a 3 m do vértice.

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ÓPTICA — REFRAÇÃO — ÂNGULO CRÍTICO

Considere que a velocidade da luz no ar e na água é de 3,0 x 10⁸ m/s e 1,5 x 10⁸ m/s, respectivamente. Até que ângulo θ pode um feixe de luz incidir, atingindo uma interface água-ar, de modo que nenhuma imagem seja formada na água? O ângulo θ é medido entre o feixe de luz e a normal da interface.

A)15º
B)30º
C)45º
D)60º
E)95º

Gabarito oficial — SSA 2 2015

B

O índice relativo água/ar é var/vágua = 2. O limite de refração da água para o ar satisfaz sen ic = 1/2, dando ic = 30°, alternativa B. O enunciado usa “nenhuma imagem” de forma imprecisa: esse cálculo determina o ângulo crítico; a reflexão parcial abaixo dele não é eliminada por essa condição.

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ÓPTICA — INSTRUMENTOS ÓPTICOS — TELESCÓPIO

Um telescópio óptico convencional é constituído de duas lentes: uma lente objetiva com distância focal 90,00 cm e uma lente ocular com distância focal 10,00 cm. Qual a distância focal do telescópio?

A)11,11 cm
B)22,22 cm
C)30,32 cm
D)33,33 cm
E)50,25 cm

Gabarito oficial — SSA 2 2015

A

O gabarito definitivo indica A, 11,11 cm, mas o enunciado não fornece um modelo óptico que justifique esse valor. Em um telescópio convencional afocal, as lentes são separadas pela soma dos focos e não existe distância focal equivalente finita para o conjunto. Mesmo supondo duas lentes convergentes em contato, f = (90 × 10)/(90 + 10) = 9 cm, valor ausente. Preserva-se a resposta oficial, com a inconsistência explicitada para revisão.

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TERMOLOGIA — CALOR — CALOR E ENERGIA INTERNA

Sobre os conceitos de calor e energia térmica, analise as afirmativas a seguir: I. Uma caloria é a quantidade de calor cedido para elevar 1 g de água da temperatura de 14,5 °C para 15,5 °C. II. Calor é uma forma de energia possível de ser armazenada. III. Calor é uma energia “em movimento”, que é transferida de um corpo de maior temperatura a outro de menor temperatura. Está(ão) CORRETA(S)

A)I, apenas.
B)II, apenas.
C)III, apenas.
D)I e III, apenas.
E)I, II e III.

Gabarito oficial — SSA 2 2015

C

III é verdadeira: calor é energia transferida em razão de diferença de temperatura. II é falsa, porque o corpo armazena energia interna, não calor. Na redação original, I diz “calor cedido” para elevar a temperatura da água; a água precisa receber energia. Por essa formulação, o gabarito definitivo é somente III, alternativa C.

28
TERMOLOGIA — DILATAÇÃO — ENERGIA DA MOLA

Uma barra metálica delgada de comprimento inicial igual a L0 e uma mola ideal de constante elástica k estão instaladas entre uma parede e um pequeno bloco. Observe a figura a seguir. Quando a barra é aquecida, a mola que estava inicialmente não deformada armazena uma energia potencial elástica U. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear da barra vale α, a variação de temperatura da barra ∆T nesse experimento pode ser escrita na seguinte forma:

Figura original da questão 28
A)ΔT = (αL₀)⁻¹(2k/U)²
B)ΔT = (αL₀)⁻¹(U/k)
C)ΔT = (αL₀)(2U/k)¹ᐟ²
D)ΔT = (αL₀)(4U/k)¹ᐟ²
E)ΔT = (αL₀)⁻¹(2U/k)¹ᐟ²

Gabarito oficial — SSA 2 2015

E

A expansão da barra comprime a mola: x = αL₀ΔT. Como U = kx²/2, x = √(2U/k). Portanto ΔT = √(2U/k)/(αL₀), expressão da alternativa E.

29
TERMOLOGIA — CALORIMETRIA — EQUILÍBRIO ENTRE ESFERAS

Duas esferas, A e B, feitas de um mesmo metal, de raios RA = R e RB = R/2 estão guardadas dentro de uma caixa selada e termicamente isolada. Se as temperaturas iniciais das esferas A e B são iguais a TA = 25 °C e TB = 70 °C, calcule a temperatura das esferas, quando o equilíbrio térmico for atingido.

Figura original da questão 29
A)13 °C
B)16 °C
C)20 °C
D)30 °C
E)35 °C

Gabarito oficial — SSA 2 2015

D

As esferas têm mesmo material, então massa proporcional ao volume: mA/mB = (R/(R/2))³ = 8. Pelo balanço térmico, 8(T − 25) + (T − 70) = 0. Assim, 9T = 270 e T = 30 °C, desprezando a capacidade térmica da caixa.

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TERMOLOGIA — CONDUÇÃO — ÁREA DE TRANSFERÊNCIA

Quando um cilindro maciço de raio R e comprimento L é utilizado entre dois reservatórios de calor de temperaturas distintas, T1 e T2 com T1 < T2, observa-se que um fluxo de calor igual a 120 cal/s se estabelece no cilindro. Em seguida, o cilindro maciço é substituído por um cilindro oco, de mesmo raio externo, comprimento e material, porém de raio interno R/2. O novo fluxo de calor é igual a

A)90 cal/s
B)120 cal/s
C)160 cal/s
D)240 cal/s
E)360 cal/s

Gabarito oficial — SSA 2 2015

A

O fluxo axial é proporcional à área transversal, Φ = kAΔT/L. A área do cilindro oco é πR² − π(R/2)² = 3πR²/4. O novo fluxo é 3/4 × 120 = 90 cal/s.

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TERMODINÂMICA — TRABALHO — DIAGRAMA P–V

O gráfico a seguir ilustra um conjunto de processos termodinâmicos de um gás ideal monoatômico. O processo A-B, é isobárico, o B-C, isocórico, e o processo C-D, isotérmico. Então, sobre o trabalho W de cada processo, é INCORRETO afirmar que

Figura original da questão 31
A)WAB > 0
B)WBC = 0
C)WCD > 0
D)WAB < WBC
E)WCD > WBC

Gabarito oficial — SSA 2 2015

D

A questão pede a alternativa INCORRETA. AB é uma expansão isobárica: WAB > 0. BC é isocórica: WBC = 0. CD é expansão isotérmica: WCD > 0. Assim, afirmar WAB < WBC é falso, e a resposta é D.

32
TERMODINÂMICA — CICLO — RENDIMENTO DA MÁQUINA

Uma máquina térmica funciona segundo o ciclo ACB indicado na figura a seguir. A substância de trabalho da máquina são n moles de gás ideal monoatômico, cujo calor específico a volume constante é igual a CV = 3R/2, onde R é a constante dos gases ideais. Determine a eficiência dessa máquina.

Figura original da questão 32
A)1/7
B)1/6
C)1/5
D)1/4
E)1/3

Gabarito oficial — SSA 2 2015

B

O trabalho líquido é a área do triângulo: W = p₀V₀/2. De B para A, a variação da energia interna é 3p₀V₀/2, sem trabalho; esse é o calor recebido. De A para C, pV é igual nos extremos, portanto ΔU = 0; o trabalho e o calor recebido são 3p₀V₀/2. Assim, Qin = 3p₀V₀ e η = W/Qin = 1/6.

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