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UFPI PSIU · 2ª série 2008 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal do Piauí

PSIU · 2ª série · Física · questões 42–49

Q42
Termologia — Calor específico e sensação térmica

Você já percebeu que, quando vai se servir de um “cozidão” que acabou de sair do fogo, contendo algumas batatas, bastante carne, poucas vagens, temperos, etc, a batata parece ser, de todos os ingredientes, o mais quente?

Como alguns ingredientes de um prato podem estar mais quentes que outros, mesmo sabendo-se que todos foram cozidos juntos e saíram ao mesmo tempo da panela? Assinale a alternativa que traz a explicação correta desse fato:

A)As diferentes substâncias precisam da mesma quantidade de calor para chegar à mesma temperatura, o que difere entre elas é a sua massa.
B)O calor específico da batata é maior do que o calor específico dos demais ingredientes do cozidão.
C)É mais fácil elevar a temperatura da batata a valores mais altos do que a temperatura dos demais ingredientes do cozidão.
D)O calor específico da batata é menor do que o calor específico dos demais ingredientes do cozidão.
E)A capacidade térmica da batata é independente de sua massa.

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

O material associa a persistência do aquecimento da batata ao seu maior calor específico. Com massa e variação de temperatura comparáveis:

\[Q=mc\Delta T\]

Maior calor específico permite ceder mais energia para a mesma queda de temperatura. Isso não prova que ingredientes inicialmente em equilíbrio tenham temperaturas diferentes; sensação ao toque e temperatura não são equivalentes.

Q43
Termologia — Dilatação aparente do mercúrio

Um recipiente de vidro pirex, cujo volume é 100 cm$^{3}$, está completamente cheio de mercúrio a 20 $^{0}$C. Quando a temperatura do recipiente e do líquido for de 120 $^{0}$C, a quantidade de mercúrio que transbordará do recipiente ou dilatação aparente será de:

Dados: coeficiente de dilatação volumétrico do mercúrio γ$_{Hg}$ = 18,2.10$^{−5}$ $^{0}$C$^{−1}$ e coeficiente de dilatação volumétrico do vidro pirex γ$_{vp}$ = 0,9.10$^{−5}$ $^{0}$C$^{−1}$

A)0,09 cm$^{3}$
B)1,73 cm$^{3}$
C)1,82 cm$^{3}$
D)1,91 cm$^{3}$
E)2,00 cm$^{3}$

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

O volume que transborda é a diferença entre a expansão do líquido e a do recipiente:

\[\Delta V=V_0(\gamma_{Hg}-\gamma_{vidro})\Delta T\] \[\Delta V=100(18{,}2-0{,}9)10^{-5}(100)\] \[\Delta V=1{,}73\ \text{cm}^3\]
Q44
Termologia — Pressão de ebulição e compressão

Analise as afirmativas sobre os seguintes sistemas termodinâmicos descritos.

I. Ao se encher uma pequena seringa com água destilada a 98 $^{o}$C, fechando-se o bico da seringa e puxando bruscamente o êmbolo, a água poderá entrar em ebulição durante alguns instantes, pois, com a diminuição da pressão, a temperatura de ebulição da água fica abaixo de 100 $^{o}$C;

II. Ao se usar uma bomba de ar para encher um pneu de bicicleta, fornecendo-se energia ao sistema através de compressões rápidas do êmbolo da bomba, percebe-se que a bomba se aquece. Esse fenômeno pode ser explicado, aproximadamente, por uma transformação adiabática;

III. Ao se aquecer um gás isobaricamente, o calor fornecido é utilizado para aumentar sua temperatura e receber trabalho do ambiente, enquanto que, numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido é utilizado para a variação da temperatura do gás.

Considerando as afirmativas I, II e II, assinale a alternativa correta.

A)Apenas as afirmações I e III estão corretas.
B)Apenas as afirmações II e III estão corretas.
C)Apenas a afirmação III está incorreta.
D)Todas as afirmações estão corretas.
E)Apenas as afirmações I e II estão incorretas.

Resposta da revisão

C
Resolução comentada

Reduzir a pressão pode provocar ebulição abaixo de 100 °C. A compressão rápida da bomba aproxima um processo adiabático e aumenta a energia interna. No aquecimento isobárico com expansão, o gás realiza trabalho sobre o meio, em vez de recebê-lo. Por isso, apenas a terceira afirmação é incorreta.

Q45
Ondulatória — Ressonância de pêndulos

Um estudante foi orientado a fazer uma experiência com pêndulos simples. De posse de dois suportes rígidos verticais de 1 m de altura, apoiados no piso, ele prendeu um fio de 1 m tensionado na horizontal, como mostrado na figura abaixo. Pendurou, no fio tênsil, dois pêndulos A e B de mesma massa, com barbante de comprimentos L$_{A}$ = 30 cm e L$_{B}$ = 80 cm. Nesse mesmo fio, o estudante pendurou, ainda, um terceiro pêndulo C (de massa igual à dos outros) igualmente afastados uns dos outros, de comprimento que ele poderia variar. O estudante foi orientado a regular o comprimento do pêndulo C (fonte excitadora), de modo a igualá-lo a um dos outros pêndulos montados no fio. Em seguida, pôs o pêndulo C a oscilar. O aluno observou que:

Figura da questão 45 — Ressonância de pêndulos
A)os pêndulos A e B passavam a oscilar quando o pêndulo C era posto a oscilar, pois todos os pêndulos possuem a mesma massa e, assim, entram em ressonância com a fonte excitadora.
B)nenhum pêndulo entrou em ressonância com a fonte excitadora, pois, para isso, o pêndulo C deveria ter maior massa do que os pêndulos A e B.
C)um dos pêndulos se movimenta ligeiramente, enquanto o pêndulo que possui o mesmo comprimento do pêndulo C começa a oscilar com pequena amplitude e, pouco depois, atinge, praticamente, a amplitude de oscilação desse pêndulo.
D)o pêndulo de mesmo comprimento do pêndulo C começou a oscilar, sendo seguido pelo outro pêndulo, e, finalmente, todos entraram em ressonância com a fonte excitadora.
E)o estudante pode variar o comprimento do pêndulo C, de modo a sintonizá-lo com os pêndulos A e B, simultaneamente, e, assim, conseguir colocá-los em ressonância com a fonte excitadora.

Resposta da revisão

C
Resolução comentada

Para pequenos ângulos:

\[T=2\pi\sqrt{L/g}\]

Os pêndulos de mesmo comprimento têm a mesma frequência natural e trocam energia mais eficientemente pela ligação comum. O pêndulo de comprimento diferente pode oscilar fracamente sem estar em ressonância.

Q46
Ondulatória — Apitos, decibéis e Doppler

Dois colegas curiosos resolveram fazer apitos com pedaços de bambu de mesmo diâmetro, cujas extremidades a serem assopradas eram semelhantes a embocaduras de flauta (veja figura abaixo). O primeiro colega fez um apito, deixando a outra extremidade aberta, e soprou na embocadura, obtendo um som de freqüência quatro vezes maior do que a freqüência obtida pelo segundo colega. O segundo colega, no seu apito, fechou a extremidade e soprou na embocadura. Suponha sons fundamentais nos dois casos. Sobre este assunto, analise as afirmações abaixo:

Dados: intensidade padrão de referência $I_0=10^{-12}\,\mathrm{W/m^2}$.

I. O comprimento do apito do primeiro colega é a metade do comprimento do apito do segundo colega;

II. Os comprimentos dos dois apitos construídos pelos colegas são iguais;

III. Se o apito de maior freqüência gera um som de 70 dB, a intensidade ($I$) do som deste apito será de $I=10^{5}\,\mathrm{W/m^2}$;

IV. Quando os dois colegas apitam e correm um ao encontro do outro, ambos escutam o som do colega numa freqüência mais alta do que quando ambos estavam em repouso.

Considerando as afirmativas I, II, III e IV, assinale a alternativa correta.

Figura da questão 46 — Apitos, decibéis e Doppler
A)Apenas as afirmações I e III são corretas.
B)As afirmações I e IV são falsas.
C)Apenas a afirmação III é correta.
D)Apenas as afirmações II e III são falsas.
E)As afirmações I, III e IV são corretas.

Resposta da revisão

D
Resolução comentada

Para os modos fundamentais:

\[f_a=v/(2L_a)\] \[f_f=v/(4L_f)\]

Com f_a = 4f_f, resulta L_a = L_f/2. Para 70 dB:

\[I=10^{-12}10^7\] \[I=10^{-5}\ \text{W/m}^2\]

A aproximação dos colegas eleva as frequências ouvidas. A primeira e a quarta afirmações são verdadeiras; a segunda e a terceira, falsas.

Q47
Óptica — Reflexão regular e difusa

Você pode ver-se refletido numa bandeja de inox bem plana ou numa colher metálica, mas não pode ver-se numa tábua de cortar carne de madeira, ou na capa de um livro fosco. Todos estes materiais refletem (devolvem) parte da luz que recebem, no entanto, de forma diferente. Sobre isso, é correto afirmar que:

A)a reflexão difusa ocorre, predominantemente, em superfícies rugosas e em superfícies perfeitamente lisas.
B)a luz é, em superfícies polidas, predominantemente refletida de forma regular. Essa regularidade da reflexão é que permite a formação de imagens nítidas.
C)a reflexão regular ou especular e a reflexão difusa podem formar imagens nítidas dos objetos.
D)as superfícies rugosas, quando iluminadas, não nos revelam sua própria forma, textura e cor.
E)as superfícies lisas e bem polidas somente nos mostram imagens de objetos postos diretamente à sua frente.

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

Uma superfície polida preserva a organização direcional dos raios refletidos e permite uma imagem nítida. Uma superfície rugosa espalha os raios por direções diversas. A reflexão difusa permite ver a própria superfície, mas não forma uma imagem especular nítida dos objetos.

Q48
Óptica — Foco obtido por objeto distante

Um estudante de Física, ao observar o planeta Vênus, com uma lente convergente, verificou que sua imagem era formada a 10 cm da lente. No laboratório, o estudante usou a mesma lente e observou um objeto localizado a 40 cm da lente. A posição e a natureza da imagem vista pelo estudante no laboratório estão dadas, corretamente, em:

A)- 13,3 cm, real, menor e invertida.
B)+ 13,3 cm, real, menor e invertida.
C)+ 13,3 cm, real, menor e direita.
D)- 10,3 cm, real, maior e direita.
E)+ 10,3 cm, real, maior e direita.

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

Para Vênus, a distância do objeto é praticamente infinita; a imagem marca o foco de 10 cm. No laboratório:

\[1/p'=1/10-1/40\] \[p'=40/3\ \text{cm}\]

A imagem é real, invertida e menor, com ampliação −1/3.

Q49
Óptica — Ponto remoto e vergência

Um míope foi consultar um oftalmologista. Na investigação, o especialista encontrou o ponto remoto do paciente a uma distância de 50 cm, portanto, defeituoso. Nesse caso, o oftalmologista deve ter prescrito ao paciente uma lente corretiva com as seguintes características:

A)divergente, de distância focal - 5 cm e vergência - 1,0 dioptrias
B)divergente, de distância focal - 100 cm e vergência 0,2 dioptrias.
C)convergente, de distância focal 50 cm e vergência 2,0 dioptrias.
D)divergente, de distância focal - 50 cm e vergência - 2,0 dioptrias.
E)convergente, de distância focal 5 cm e vergência 2,0 dioptrias.

Resposta da revisão

D
Resolução comentada

A lente deve fornecer, para um objeto distante, uma imagem virtual no ponto remoto do míope:

\[f=-0{,}50\ \text{m}\] \[V=1/f\] \[V=-2{,}0\ \text{dioptrias}\]

A lente é divergente.

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