Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UFPI PSIU · Específica 2003 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal do Piauí

PSIU · Específica · Física · questões 21–30

Q21
Mecânica — Dinamômetro em um elevador

Um corpo de massa 1 kg está suspenso por um dinamômetro preso ao teto de um elevador. O dinamômetro indica 13 N. Considerando a gravidade local igual a 10 m/s$^{2}$, analise as afirmativas e marque verdadeiro (V) ou falso (F).

1. O elevador pode estar subindo com aceleração maior que 2 m/s$^{2}$.
2. O elevador pode estar subindo com aceleração maior que 4 m/s$^{2}$.
3. O elevador pode estar descendo com desaceleração igual a 3 m/s$^{2}$.
4. O elevador pode estar descendo com aceleração igual a 3 m/s$^{2}$.

Sequência da revisão

V – F – V – F
Resolução comentada

Adote o sentido para cima como positivo:

\[T-mg=ma\] \[a=(13-10)/1=3\,\mathrm{m/s^2}\]

A aceleração é para cima, permitindo subida acelerada ou descida retardada. Isso torna verdadeiras a primeira e a terceira afirmações.

Sequência correta: V – F – V – F

Q22
Mecânica — Atrito no plano inclinado

Um bloco de massa m desce um plano inclinado com velocidade de módulo v$_{0}$ . O plano inclinado tem altura h, comprimento l e base b. Sabe-se que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o plano vale µ= h/b. Analise as afirmativas abaixo e marque verdadeiro (V) ou falso (F).

1. O bloco tem movimento uniformemente acelerado.
2. O bloco tem movimento uniformemente retardado.
3. O bloco desce o plano com movimento uniforme.
4. A força resultante sobre o bloco é nula.

Sequência da revisão

F – F – V – V
Resolução comentada

Da geometria do plano:

\[\tan\theta=h/b=\mu\]

As forças tangenciais têm módulos iguais:

\[mg\sin\theta=\mu mg\cos\theta\]

A resultante é nula e o bloco mantém a velocidade inicial de descida. As duas últimas afirmações são verdadeiras.

Sequência correta: F – F – V – V

Q23
Mecânica — Força e mudança de direção

Analise as afirmativas abaixo e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1. O primeiro princípio da Dinâmica afirma que um corpo goza de uma propriedade essencial denominada Inércia.
2. Resultante de um sistema de forças aplicadas a uma partícula é a força única que, aplicada à mesma partícula ao invés das demais, imprime a mesma aceleração.
3. Para mudar a direção do movimento de um corpo, ou a velocidade escalar do mesmo, é necessária a ação de uma força.
4. Para mudar a direção do movimento de um corpo, é preciso despender energia.

Sequência da revisão

V – V – V – F
Resolução comentada

As três primeiras afirmações expressam inércia, força resultante e a necessidade de força para alterar a velocidade. Uma força perpendicular à velocidade pode alterar apenas a direção, sem realizar trabalho:

\[P=\vec F\cdot\vec v=0\]

Portanto a quarta afirmação é falsa.

Sequência correta: V – V – V – F

Q24
Mecânica — Empuxo em dois fluidos

Considere um balão cheio de hélio, preso ao fundo de um recipiente por um fio sem massa. Considere as seguintes situações, notando que o fio nos casos (a) e (b) mede o dobro do comprimento dos casos (c) e (d). Analise a situação mostrada na figura e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s), acerca da tensão ($T$) no fio.

$\rho_{AR}=1{,}29\,\mathrm{kg/m^3}$; $\rho_{Água}=1000\,\mathrm{kg/m^3}$; $\rho_{Hélio}=0{,}181\,\mathrm{kg/m^3}$

Figura da questão 24 — Empuxo em dois fluidos
1. $T_a>T_b$ e $T_c<T_a$
2. $T_b=T_d$ e $T_a=T_c$
3. $T_b>T_a$ e $T_d>T_c$
4. $T_a>T_c$ e $T_b>T_d$

Sequência da revisão

F – V – V – F
Resolução comentada

Admitindo mesmo volume do balão nos quatro casos:

\[T=\rho_f Vg-P\]

O comprimento do fio não altera o volume deslocado. Assim, as tensões nos dois casos com ar são iguais, as duas na água também, e as tensões na água são maiores. A segunda e a terceira afirmações são verdadeiras. Para um balão compressível em grande variação de pressão, seria necessário considerar a mudança de volume.

Sequência correta: F – V – V – F

Q25
Termologia — Dilatação e transformações de gases

Analise as afirmativas seguintes e classifique-as como verdadeira (V) ou falsa (F).

1. Quando um líquido é aquecido sob pressão constante a densidade absoluta diminui.
2. Quando duas barras metálicas sofrem a mesma variação de temperatura, aquela com coeficiente de dilatação maior, apresenta maior variação de tamanho.
3. Volume de um gás é a soma dos volumes das moléculas que o compõem.
4. As transformações isotérmicas se processam sem troca de calor.

Sequência da revisão

V – F – F – F
Resolução comentada

Para líquidos com dilatação usual, aquecer a pressão constante aumenta o volume e reduz a densidade; há exceções como a água entre zero e quatro graus. Na comparação das barras:

\[\Delta L=\alpha L_0\Delta T\]

Falta conhecer seus comprimentos iniciais. O gás ocupa o volume do recipiente, não apenas a soma dos volumes moleculares. Isotérmica significa temperatura constante, não calor nulo. A sequência da fonte usa o comportamento usual dos líquidos.

Sequência correta: V – F – F – F

Q26
Termologia — Carnot, adiabática e aquecimento

Sobre calor e termodinâmica, analise as afirmativas abaixo e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1. O ciclo de Carnot, num diagrama PV, é esboçado usando alternadamente duas isotérmicas e duas adiabáticas.
2. A transformação adiabática é caracterizada por não haver trocas de calor entre o sistema e o meio externo, e em conseqüência não existe realização de trabalho.
3. Para ferver uma massa de 1kg de água, ao nível do mar, a qual está inicialmente a 37°C, necessitamos fornecer 63.000 calorias à água (c$_{água}$ =1cal/g°C).
4. Em uma mudança de estado, toda a energia térmica recebida pela substância é usada para mudar o seu estado de agregação.

Sequência da revisão

V – F – V – V
Resolução comentada

O ciclo de Carnot alterna duas isotérmicas e duas adiabáticas. Em uma adiabática pode haver trabalho, compensado pela energia interna. Para aquecer a água até iniciar a ebulição:

\[Q=1000\times1\times(100-37)\] \[Q=63000\,\mathrm{cal}\]

Na mudança de fase de substância pura a pressão constante, o calor latente altera o estado sem elevar a temperatura. Isso não significa vaporizar todo o quilograma com as 63000 calorias.

Sequência correta: V – F – V – V

Q27
Óptica — Campo visual e caminhada

Uma pessoa caminha com velocidade constante de módulo V paralelamente a uma parede que contém um espelho de 3 m de comprimento. A distância da sua trajetória em relação à parede é denotada por D. Diretamente a sua frente existe um objeto fixo que pode ser visto através do espelho durante 1,5 s. De posse desses dados marque com (V) a(s) sentença(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1. O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 2,5 m/s e a distância D = 2 m.
2. O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 3,0 m/s e a distância D = 2 m.
3. O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 3,5 m/s e a distância D é qualquer.
4. O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 4,0 m/s e a distância D é qualquer.

Sequência da revisão

F – F – F – V
Resolução comentada

A imagem do objeto está à mesma distância atrás do espelho que o objeto está à frente. Pela semelhança dos triângulos, a pessoa percorre o dobro do comprimento do espelho enquanto vê a imagem:

\[\Delta s=2L=6\,\mathrm{m}\] \[v=6/1{,}5\] \[v=4\,\mathrm{m/s}\]

A distância à parede cancela na relação geométrica.

Sequência correta: F – F – F – V

Q28
Eletricidade — Indução em eletroscópio negativo

As afirmativas abaixo se referem ao que pode ser observado quando se aproxima um corpo carregado positivamente, com carga +Q, de um eletroscópio de folhas com carga –Q. De acordo com conceitos de eletrostática, marque verdadeiro (V) ou falso (F), quando apropriado.

1. Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscópio, aumenta a separação entre as folhas.
2. Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscópio, diminui a separação entre as folhas.
3. Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscópio, a distância entre as folhas não se altera.
4. Ao tocarmos o corpo no terminal do eletroscópio, as folhas se aproximam.

Sequência da revisão

F – V – F – V
Resolução comentada

Na aproximação inicial do corpo positivo, elétrons se deslocam das folhas para o terminal, reduzindo a repulsão entre elas. O fechamento torna verdadeira a segunda afirmação. No contato ideal entre as cargas opostas de mesmo módulo, a neutralização reduz a abertura, tornando a quarta verdadeira. A descrição da aproximação vale para o estágio inicial; uma indução suficientemente intensa pode alterar novamente o sinal das folhas.

Sequência correta: F – V – F – V

Q29
Eletromagnetismo — Feixes de elétrons e correntes

Analise as afirmativas abaixo. Assinale com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1. Entre dois feixes de elétrons paralelos e com a mesma velocidade, aparecem forças repulsivas.
2. Entre dois fios condutores, paralelos, percorridos por correntes com o mesmo sentido, aparecem forças atrativas.
3. Entre dois fios condutores, paralelos, percorridos por correntes de sentidos contrários, aparecem forças atrativas.
4. Entre um fio condutor percorrido por uma corrente e um feixe de elétrons paralelo, com o mesmo sentido que a corrente no fio condutor, aparecem forças atrativas.

Sequência da revisão

V – V – F – F
Resolução comentada

Dois feixes de elétrons paralelos se repelem: a atração magnética entre suas correntes não supera a repulsão elétrica para velocidades inferiores à da luz. Fios neutros com correntes de mesmo sentido se atraem; com sentidos opostos, repelem-se. Um feixe de elétrons tem corrente convencional contrária à sua velocidade; ao lado do fio indicado, os sentidos de corrente se opõem. As duas primeiras afirmações são verdadeiras.

Sequência correta: V – V – F – F

Q30
Física Moderna — Transições no átomo de Bohr

Sobre o modelo atômico de Bohr, indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1. Uma vez que um elétron em um átomo descreve, por exemplo, uma circunferência em torno do núcleo, ele possui aceleração e portanto emite radiação continuamente.
2. Ao passar de um estado estacionário para outro, o átomo emite ou absorve um quantum de energia igual à diferença entre as energias correspondentes aos dois estados.
3. No átomo de hidrogênio, para passar do nível de energia n = 2 para n = 3, o elétron deve absorver um fóton com energia aproximadamente igual a 1,89 eV.
4. O chamado estado fundamental do átomo de Hidrogênio é aquele no qual o elétron está no mais baixo nível de energia.

Sequência da revisão

F – V – V – V
Resolução comentada

No modelo de Bohr, as órbitas estacionárias não irradiam continuamente. A energia é trocada em transições:

\[hf=\lvert E_f-E_i\rvert\]

Para passar do nível dois ao três, o hidrogênio absorve aproximadamente 1,89 eV. O estado fundamental tem a menor energia. Apenas a primeira afirmação é falsa.

Sequência correta: F – V – V – V

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