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UPE SSA3 2015 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Sistema Seriado de Avaliação · 3ª fase — Questões de Física · Gabarito oficial definitivo.

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MECÂNICA — ESTÁTICA — EQUILÍBRIO DE TORQUES

Uma barra homogênea de massa m = 3,0 kg está fixada ao teto por meio de um fio ideal A. A barra possui diversos ganchos, numerados de 1 a 5 e de dimensões desprezíveis, onde podemos fixar outro fio ideal, B, idêntico ao fio A, prendendo-o à barra pelos pinos no teto. Sabendo que os pinos no teto estão verticalmente alinhados com os ganchos da barra, determine em qual gancho deve ser utilizado o fio B de maneira que a tração nesse fio seja igual a 20 N.

Figura original da questão 21
A)Gancho 1
B)Gancho 2
C)Gancho 3
D)Gancho 4
E)Gancho 5

Gabarito oficial — SSA 3 2015

D

O peso da barra é 30 N e atua no gancho central, a 2L do fio A. Tomando torques em torno desse fio, 20x = 30 × 2L, logo x = 3L. Essa posição é o gancho 4. O fio A suporta os 10 N restantes.

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ONDULATÓRIA — ACÚSTICA — ALTURA DO SOM

As frases “Abaixa o volume do som que ele está muito alto” e “aquela cantora tem uma voz muito fina”, ditas no cotidiano, referem-se aos conceitos físicos de intensidade do som e da altura do som, respectivamente. Sobre o comportamento das ondas sonoras, assinale a alternativa CORRETA.

A)Quanto maior a intensidade do som, mais grave ele será.
B)Quanto maior a frequência do som, mais agudo ele será.
C)Quanto maior a frequência do som, mais grave ele será.
D)Quanto maior a intensidade do som, mais agudo ele será.
E)Quanto maior o volume do som, mais alto ele será.

Gabarito oficial — SSA 3 2015

B

A altura do som depende da frequência: frequência maior corresponde a som mais agudo. A intensidade está relacionada à energia transportada e ao volume percebido, não determina se o som é grave ou agudo.

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ONDULATÓRIA — ONDAS ESTACIONÁRIAS — MODOS DE VIBRAÇÃO

Um recipiente com dimensões 15 cm de comprimento por 5 cm de largura e 20 cm de altura é colocado sobre um agitador horizontal. Esse equipamento gera vibrações ao longo de uma direção específica, fazendo oscilar um líquido contido no recipiente. Quando a frequência do equipamento é ajustada em f = 60 Hz, uma onda estacionária é criada no 3º modo. Supondo que o líquido seja ideal e desprezando quaisquer efeitos do atrito, qual a velocidade da onda no líquido?

Figura original da questão 23
A)1,5 m/s
B)3,0 m/s
C)6,0 m/s
D)9,0 m/s
E)13,5 m/s

Gabarito oficial — SSA 3 2015

C

No terceiro modo, cabem três meios comprimentos de onda nos 15 cm indicados: L = 3λ/2, portanto λ = 10 cm = 0,10 m. A velocidade é v = fλ = 60 × 0,10 = 6 m/s.

24
MECÂNICA — OSCILAÇÕES — POLIA MÓVEL E MOLA

Um bloco de massa m está em equilíbrio quando preso a um fio ideal que passa por uma polia e que está fixado no solo. Uma mola ideal vertical e de constante elástica k, desconhecida, está conectada ao teto e à polia pelo pino P. Quando o bloco é deslocado levemente da sua posição de equilíbrio, verifica-se que um certo regime de oscilações com amplitude A e frequência de oscilações ω se estabelece para o pino P. Sabendo que não há atrito e que, nesse regime de oscilações, a polia não gira, determine a constante elástica da mola.

Figura original da questão 24
A)k = mω²
B)k = 2mω²
C)k = 4mω²
D)k = mω²A
E)k = 4mω²A

Gabarito oficial — SSA 3 2015

C

O comprimento constante do fio faz o deslocamento do bloco ser o dobro do deslocamento da polia: xbloco = 2xP. A energia cinética do bloco equivale a uma massa efetiva 4m para a coordenada xP. Assim, ω² = k/(4m), logo k = 4mω², alternativa C. ω é interpretada como frequência angular, coerente com as opções.

25
MECÂNICA — HIDROSTÁTICA — PRESSÃO EM DOIS LÍQUIDOS

Dois líquidos, A e B, imiscíveis foram colocados em equilíbrio, dentro de um recipiente cilíndrico, conforme ilustra a figura a seguir: Sabendo que o líquido A é menos denso que o B, assinale a alternativa que apresenta o gráfico mais preciso da dependência da pressão hidrostática com a altura y.

Figura original da questão 25
A)Figura original da questão 25
B)Figura original da questão 25
C)Figura original da questão 25
D)Figura original da questão 25
E)Figura original da questão 25

Gabarito oficial — SSA 3 2015

E

A pressão diminui à medida que y aumenta em direção à superfície. Em cada líquido, dp/dy = −ρg. Na camada inferior B, mais densa, o declive é mais intenso; na superior A, é menor. A pressão é contínua na interface, mas muda de inclinação. O gráfico E mostra essas condições, tomando pressão manométrica nula na superfície.

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ONDULATÓRIA — INTENSIDADE — POTÊNCIA POR ÁREA

A potência da antena de um aparelho roteador de Internet sem fio instalado no solo de um descampado é igual a 600,0 mW, e o seu sinal se espalha uniformemente, em um hemisfério de raio R. Suponha que, para navegar adequadamente, na Internet, utilizando um smartphone e esse roteador, a intensidade do sinal na posição do indivíduo seja, no mínimo, igual a 1,0 mW/m2 . Desprezando quaisquer efeitos de interferência, qual é a maior distância em que o indivíduo pode ficar de maneira a conseguir navegar na Internet?

Figura original da questão 26
A)2,5 m
B)5,0 m
C)7,1 m
D)10,0 m
E)31,4 m

Gabarito oficial — SSA 3 2015

D

O sinal se distribui na área do hemisfério, 2πR². Assim, I = P/(2πR²). Usando π = 3 conforme a prova, 1 = 600/(6R²), em mW e metros, portanto R² = 100 e R = 10 m.

27
ELETROMAGNETISMO — MOVIMENTO DE CARGAS — CAMPOS ELÉTRICO E MAGNÉTICO

Uma partícula de carga q = -e, de massa m, é acelerada a partir do repouso, por um campo elétrico constante de módulo E que aponta no sentido negativo do eixo x, atuando, apenas, na região 1 da figura a seguir. Na região 2, atua somente um campo magnético constante, de módulo B que aponta para fora do plano do papel. Determine a relação que garante o menor valor possível do módulo do campo magnético B para que a partícula não atinja a região x > 2d.

Figura original da questão 27
A)edB² = 2mE
B)edB² = mE/2
C)edB² = mE/4
D)B² = E
E)B² = 2E

Gabarito oficial — SSA 3 2015

A

Na região elétrica, a energia cinética adquirida é edE, logo mv²/2 = edE. Na região magnética, o raio da trajetória é r = mv/(eB). Para não ultrapassar x = 2d, a excursão horizontal máxima a partir de x = d precisa ser r ≤ d. No limite r = d, substituindo v² = 2edE/m, obtém-se edB² = 2mE.

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ELETRICIDADE — CORRENTE ALTERNADA — VALOR EFICAZ

Um aparelho funciona com corrente alternada cujo valor eficaz é igual a 1,90√2 A. Sabendo que essa corrente varia de zero até o seu valor máximo em 4 ms, determine a equação da corrente em função do tempo, i(t), para esse circuito.

A)i(t) = 2,69 sen(125πt) ampères
B)i(t) = 3,80 sen(125πt) ampères
C)i(t) = 1,34 sen(250πt) ampères
D)i(t) = 1,90 sen(125πt) ampères
E)i(t) = 2,20 sen(500πt) ampères

Gabarito oficial — SSA 3 2015

B

Para corrente senoidal, Imax = √2 Ief = √2 × 1,90√2 = 3,80 A. O intervalo entre zero e máximo é um quarto do período: T = 4 × 4 ms = 16 ms. Logo ω = 2π/T = 125π rad/s e i(t) = 3,80 sen(125πt) A.

29
ELETROMAGNETISMO — INDUÇÃO — CARGA TRANSFERIDA

Um circuito quadrado composto de duas barras de resistência desprezível, unidas por dois fios de resistências R e 2R, está imerso em um campo magnético de módulo B, constante e perpendicular ao plano do circuito no instante de tempo t = 0. Se o circuito realiza um quarto de volta completa em um intervalo de tempo ∆t, determine a quantidade média de carga que atravessou a resistência R.

Figura original da questão 29
A)2BL²/R
B)BL²/R
C)BL²/2R
D)BL²/3R
E)BL²/6R

Gabarito oficial — SSA 3 2015

D

Os resistores R e 2R estão em série, totalizando 3R. O fluxo inicial é BL² e o final, após um quarto de volta, é zero. Integrando a lei de Faraday e a lei de Ohm, o módulo da carga transferida é Q = |ΔΦ|/Req = BL²/(3R). A carga atravessa ambos os resistores.

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FÍSICA MODERNA — EFEITO FOTOELÉTRICO — COMPRIMENTO DE ONDA LIMIAR

Em um experimento para estudo do efeito fotoelétrico, verifica-se que existe um valor mínimo do comprimento de onda incidente em que nenhum elétron é arrancado de uma superfície de chumbo, cuja função trabalho é 4,14 eV. Então, o comprimento de onda da luz em questão é aproximadamente igual a

Dados: constante de Planck h = 6,62 x 10⁻³⁴ m²·kg/s.

A)199 nm
B)240 nm
C)300 nm
D)410 nm
E)660 nm

Gabarito oficial — SSA 3 2015

C

O limiar satisfaz hc/λ = φ. Convertendo φ = 4,14 × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 6,624 × 10⁻¹⁹ J, λ = (6,62 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸)/(6,624 × 10⁻¹⁹) ≈ 3 × 10⁻⁷ m = 300 nm. Esse é o limite entre emissão e ausência de emissão, no modelo fotoelétrico ideal.

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