Edição: FEMPAR 2022 · MedicinaFísica: 61 a 70Fonte: Caderno Vunesp MAPR2101 e gabarito versão 2, fornecidos no acervo local. Prova aplicada em 13/11/2021 para ingresso em 2022. Respostas de Física conferidas por resolução independente. O gabarito fornecido não declara caráter definitivo.
Q61
Velocidade média com parada
Em uma viagem, um automóvel parte de Curitiba com destino a Londrina, distante 420 km da capital paranaense. Uma hora e meia depois, ele faz uma parada em Ponta Grossa, a 120 km de Curitiba, onde fica estacionado por 30 minutos. Após esse descanso, ele segue até seu destino, sem paradas, mantendo, nesse segundo trecho, uma velocidade escalar média 25% superior à da primeira parte da viagem. A velocidade escalar média do automóvel em todo o trajeto foi de
A)93 km/h.
B)100 km/h.
C)90 km/h.
D)80 km/h.
E)84 km/h.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
E
Resolução
No primeiro trecho, $v_1=120/1{,}5=80\text{ km/h}$. No segundo, $v_2=1{,}25\cdot80=100\text{ km/h}$, e os 300 km restantes levam 3 h. O tempo total inclui a parada: $t=1{,}5+0{,}5+3=5\text{ h}$. Assim, $v_m=420/5=84\text{ km/h}$.
Atenção: A parada entra no tempo total, mesmo sem acrescentar distância. Não faça a média aritmética das velocidades dos trechos.
Alternativa correta: E.
Q62
Força e trabalho em um aclive
No período de 1880 até 1885, foi construída a Estrada de Ferro Paranaguá-Curitiba, para conectar o planalto do Paraná a seus portos no litoral. A linha parte de Paranaguá, no km 0, com uma altitude de 5 m e atinge a altura de 955 m no km 80. (www.belgianclub.com.br. Adaptado.) Considere que uma locomotiva de 160 toneladas tenha que vencer esse desnível em uma subida com inclinação constante, mantendo sua velocidade uniforme. Desprezando-se os atritos e considerando g = 10 m/s², a força média que essa locomotiva deve fazer para compensar a ação da força gravitacional deve ser de
A)21 000 N.
B)8 000 N.
C)16 000 N.
D)19 000 N.
E)9 500 N.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
D
Resolução
O desnível é $\Delta h=955-5=950\text{ m}$, e o percurso é $80\text{ km}=80000\text{ m}$. Em velocidade constante e sem atrito, o trabalho da tração compensa o da gravidade: $F\Delta s=mg\Delta h$. Com $m=160000\text{ kg}$, $F=160000\cdot10\cdot950/80000=19000\text{ N}$.
Atenção: Use a diferença entre as altitudes. O comprimento da ferrovia é o percurso inclinado usado no trabalho.
Alternativa correta: D.
Q63
Potência de uma queda de água
As Cataratas do Iguaçu são formadas pelas quedas do rio Iguaçu. Dezoito quilômetros antes de juntar-se ao rio Paraná, o Iguaçu vence um desnível do terreno e precipita-se em quedas de até 80 m de altura. A vazão média anual desse rio fica em torno de 1 500 m³ por segundo. (www.icmbio.gov.br. Adaptado.) Considerando g = 10 m/s² e que a densidade da água seja 1 000 kg/m³, se toda a vazão média anual das cataratas pudesse ser utilizada para a produção de energia elétrica, caindo de uma altura de 80 m, com 100% de eficiência na transformação de energia, a potência média obtida seria, em megawatts, de
A)400.
B)1 200.
C)100.
D)1 500.
E)800
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
B
Resolução
A massa que passa por segundo é $\dot m=\rho\Phi=1000\cdot1500=1{,}5\times10^6\text{ kg/s}$. Com aproveitamento integral da energia gravitacional, $P=\dot mgh=1{,}5\times10^6\cdot10\cdot80=1{,}2\times10^9\text{ W}=1200\text{ MW}$.
Atenção: A vazão é volume por tempo. Multiplique pela densidade antes de usar a energia potencial por segundo.
Alternativa correta: B.
Q64
Conversão e diferença de temperatura
No dia 29.07.2021 Curitiba registrou a temperatura mais baixa do ano, com sensação térmica de – 6,5 ºC. (www.bemparana.com.br, 29/07/2021. Adaptado.) Nesse mesmo dia, a sensação térmica em Nova Iorque foi de 77 ºF. A diferença de temperatura entre as duas cidades, em kelvin, foi de
A)291,5 K.
B)304,5 K.
C)31,5 K.
D)18,5 K.
E)83,5 K.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
C
Resolução
Converta primeiro 77 °F para Celsius: $\theta_C=(77-32)\cdot5/9=25\,^{\circ}\text{C}$. A diferença é $25-(-6{,}5)=31{,}5\,^{\circ}\text{C}$. Como os intervalos Celsius e kelvin têm a mesma amplitude, $\Delta T=31{,}5\text{ K}$.
Atenção: A soma de 273,15 é usada para temperaturas absolutas, não para diferenças. A questão aplica a conversão aos valores de sensação térmica informados.
Alternativa correta: C.
Q65
Cor de objetos sob luz monocromática
A figura mostra a bandeira do Paraná, adotada pelo Decreto Estadual no 8, de 9 de janeiro de 1892, que passou por modificações em março de 1947 e, novamente, em setembro de 1990. (www.geografia.seed.pr.gov.br.) Considere que apenas uma luz monocromática amarela incida sobre uma bandeira do Paraná, como a da figura, confeccionada em tecido puramente pigmentado. Nessas condições, o círculo azul central, a palavra PARANÁ, e as estrelas dessa bandeira serão observadas, respectivamente, nas cores
A)amarela, amarela e branca.
B)verde, verde e amarela.
C)verde, azul e amarela.
D)preta, amarela e branca.
E)preta, preta e amarela.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
E
Resolução
Sob luz amarela monocromática, o pigmento azul do círculo não reflete a luz incidente e fica preto. A palavra PARANÁ, também azul, fica preta pelo mesmo motivo. As estrelas brancas refletem a luz que recebem e aparecem amarelas. A sequência é preta, preta e amarela.
Atenção: Um objeto branco reflete a luz disponível; ele não continua branco sob iluminação monocromática. Adota-se o modelo de pigmentos puros do enunciado.
Alternativa correta: E.
Q66
Associação de lente e espelho
Um objeto O está situado sobre o eixo principal de um sistema óptico composto de uma lente convergente e um espelho côncavo, ambos esféricos e de acordo com as condições de nitidez de Gauss. O objeto encontra-se a 5 m da lente e esta a 2 m do espelho, como mostra a figura. Considerando que a distância focal da lente é de 1 m e a distância focal do espelho é de 0,5 m, a distância entre a lente e a imagem conjugada pelo espelho é de
A)1,25 m.
B)0,50 m.
C)0,80 m.
D)1,50 m.
E)2,50 m.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
B
Resolução
Na lente, $1/1=1/5+1/p_L^\prime$, de onde $p_L^\prime=1{,}25\text{ m}$, do lado do espelho. A imagem da lente funciona como objeto real para o espelho, a $p_E=2-1{,}25=0{,}75\text{ m}$. Para o espelho, $1/0{,}5=1/0{,}75+1/p_E^\prime$, resultando em $p_E^\prime=1{,}5\text{ m}$. A imagem conjugada pelo espelho fica, portanto, a $2-1{,}5=0{,}50\text{ m}$ da lente.
Atenção: A pergunta se refere à imagem conjugada pelo espelho. Não é necessário calcular uma nova imagem após outra passagem dos raios pela lente.
Alternativa correta: B.
Q67
Período e comprimento de onda
Uma onda sonora pode ser representada pelo gráfico bidimensional a seguir, no qual o eixo horizontal representa a passagem de tempo, medido em milissegundos, e o eixo vertical representa a variação da pressão, em pascal, provocada no ar. Considerando que a onda sonora do gráfico propaga-se no ar com velocidade de 350 m/s, seu comprimento de onda vale
A)4,0 m.
B)3,5 m.
C)2,8 m.
D)2,0 m.
E)8,0 m.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
C
Resolução
O gráfico volta à mesma fase entre 0 e 8 ms; portanto, $T=8\times10^{-3}\text{ s}$. Como $v=\lambda/T$, temos $\lambda=vT=350\cdot0{,}008=2{,}8\text{ m}$.
Atenção: O eixo horizontal mede tempo. A distância entre máximo e mínimo corresponde a meio período, não ao comprimento de onda.
Alternativa correta: C.
Q68
Trabalho do campo elétrico e gravidade
Uma pequena esfera isolante de massa m, carregada com uma carga +Q e situada em uma região na qual a aceleração da gravidade é g, é abandonada, a partir do repouso, de uma altura h e começa a cair na direção de uma placa metálica extensa carregada, que provoca um campo elétrico uniforme e constante em toda a região da queda, como mostra a figura. Quando a esfera atingir a placa, o módulo de sua velocidade será igual a
A)$\sqrt{2gh\left(\frac{QE}{mg}-1\right)}$
B)$\sqrt{2gh\left(1+\frac{QE}{mg}\right)}$
C)$\sqrt{gh\left(1+\frac{QE}{mg}\right)}$
D)$\sqrt{2gh\left(1-\frac{QE}{mg}\right)}$
E)$\sqrt{gh\left(\frac{QE}{mg}-1\right)}$
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
D
Resolução
O peso atua para baixo, e a força elétrica $QE$ atua para cima, pois a carga é positiva. Na queda de altura $h$, o trabalho resultante é $(mg-QE)h$. Pelo teorema da energia cinética, $\frac12mv^2=(mg-QE)h$, então $v=\sqrt{2gh\left(1-\frac{QE}{mg}\right)}$. A hipótese de que a esfera cai a partir do repouso exige $mg>QE$.
Atenção: A força elétrica se opõe ao movimento. Somar seu trabalho ao do peso daria um ganho de energia indevido.
Alternativa correta: D.
Q69
Campo magnético de fios paralelos
As linhas de transmissão de energia elétrica produzem campos elétricos e magnéticos que podem causar danos à saúde de seres humanos próximos a elas, como estimulação das células nervosas do cérebro e de nervos periféricos, de músculos, incluindo o coração, além de choques e queimaduras causados por contato com objetos condutores. Considere que, por dois fios paralelos de uma linha de transmissão, separados por uma distância de 10 cm, passem, em determinado momento, correntes elétricas em sentidos opostos, de mesma intensidade, igual a 10 A, como mostra a figura. Considerando que a permeabilidade magnética na região seja µ = 4 π × 10 –7 T × m/A, a intensidade do campo de indução magnética resultante dos dois fios no ponto médio entre eles é igual a
A)8 × 10⁻⁵ T.
B)2 × 10⁻⁵ T.
C)6 × 10⁻⁵ T.
D)4 × 10⁻⁵ T.
E)0.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
A
Resolução
O ponto médio está a 5 cm, ou 0,05 m, de cada fio. Pela regra da mão direita, os campos nesse ponto têm o mesmo sentido, porque as correntes são opostas. Cada fio produz $B_1=\mu I/(2\pi r)=4\pi\times10^{-7}\cdot10/(2\pi\cdot0{,}05)=4\times10^{-5}\text{ T}$. Somando, $B=8\times10^{-5}\text{ T}$.
Atenção: A distância usada na expressão de cada campo é metade da separação entre os fios. Correntes opostas geram campos que se somam entre eles.
Alternativa correta: A.
Q70
Diagrama de fases e ponto crítico
O dióxido de carbono (CO2) é uma substância inodora e não inflamável muito utilizada na medicina, especialmente na modalidade cirúrgica de videolaparoscopia. A figura representa o diagrama de fases do CO2. De acordo com o diagrama, o dióxido de carbono
A)apresenta-se no estado gasoso à temperatura de –56,6 ºC, quando sua pressão for igual a 5 MPa.
B)apresenta seu ponto crítico à pressão de 0,52 MPa.
C)apresenta-se no estado gasoso à temperatura de 35 ºC, quando sua pressão for igual a 8 MPa.
D)apresenta-se no estado líquido à temperatura de 0 ºC, quando sua pressão for igual a 0,52 MPa.
E)apresenta seu ponto triplo à temperatura de 31,1 ºC.
Gabarito fornecido Vunesp · MAPR2101 · versão 2 · prova de 13/11/2021.
C
Resolução
O ponto triplo está em −56,6 °C e 0,52 MPa; o ponto crítico está em 31,1 °C e 7,3 MPa. A alternativa C é a indicada pelo gabarito: 35 °C supera a temperatura crítica. A 0 °C e 0,52 MPa o CO₂ está no domínio gasoso, não líquido; e 31,1 °C não é a temperatura do ponto triplo.
Atenção: Precisão conceitual: em 35 °C e 8 MPa, temperatura e pressão excedem os valores críticos. A denominação rigorosa é fluido supercrítico; “estado gasoso” é a expressão adotada pela alternativa oficial. Não confunda ponto crítico com ponto triplo.
