UEL 1996.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Londrina

Física · prova única (objetiva) · julho de 1996 · Respostas e resoluções comentadas.

Q1
Mecânica — Medidas — Incerteza: Erro relativo percentual

A medida de comprimento de uma barra de alumínio é $(2{,}40\pm0{,}01)$ m. O erro relativo percentual da medida é

A)0,01
B)0,04
C)0,1
D)0,2
E)0,4

Gabarito

E
Resolução

$\dfrac{0{,}01}{2{,}40}\approx0{,}0042$, isto é, cerca de $0{,}4\%$. Alternativa E.

Q2
Mecânica — Medidas — Ordem de grandeza: Torneira que pinga

Uma torneira pinga, durante toda a noite, duas gotas por segundo. O volume de água desperdiçado nessa noite tem, em litros, ordem de grandeza

A)$10^{-1}$
B)$10$
C)$10^{3}$
D)$10^{5}$
E)$10^{7}$

Gabarito

B
Resolução

Estimativas razoáveis: noite de cerca de $10$ h $=3{,}6\times10^{4}$ s e gota de cerca de $0{,}05$ mL (20 gotas por mililitro).

Número de gotas: $2\cdot3{,}6\times10^{4}=7{,}2\times10^{4}$. Volume: $7{,}2\times10^{4}\cdot0{,}05\ \mathrm{mL}=3{,}6\times10^{3}\ \mathrm{mL}\approx3{,}6$ L, que tem ordem de grandeza $10$ L. Alternativa B.

Q3
Mecânica — Matemática da Física — Proporcionalidade: Gráfico de $G\propto1/X^2$

$G$ é uma grandeza que varia inversamente com o quadrado de outra, $X$. O gráfico que MELHOR representa $G$ em função de $X$ é

A)Curva decrescente, convexa, que se aproxima do eixo X sem tocá-lo.
B)Curva crescente, cada vez mais inclinada.
C)Curva crescente, que se achata para valores grandes de X.
D)Curva decrescente, que cai cada vez mais rapidamente até o eixo X.
E)Reta decrescente.

Gabarito

A
Resolução

Se $G\propto\dfrac{1}{X^2}$, então $G$ diminui quando $X$ aumenta e a curva é uma hipérbole: cai rápido para valores pequenos de $X$ e se aproxima do eixo, sem tocá-lo, para $X$ grande. Isso elimina os gráficos crescentes (b e c), a reta (e) e a curva que chega ao eixo em valor finito (d). Alternativa A.

Q4
Mecânica — Hidrostática — Densidade: Valores em unidades do SI

Na tabela, os corpos A e B são maciços, feitos de mesmo material e estão a $20\,{}^\circ\mathrm{C}$.

massavolumedensidade
A810 gY2,7 g/cm³
BX2,0 m³Z

No Sistema Internacional de unidades, os valores de $X$, $Y$ e $Z$ são, respectivamente,

A)$1{,}6$; $6{,}0\times10^{2}$ e $2{,}7$
B)$5{,}4$; $3{,}0\times10^{2}$ e $2{,}7\times10^{3}$
C)$6{,}0\times10^{2}$; $3{,}0\times10^{2}$ e $2{,}7\times10^{-3}$
D)$1{,}6\times10^{3}$; $3{,}0\times10^{-4}$ e $2{,}7$
E)$5{,}4\times10^{3}$; $3{,}0\times10^{-4}$ e $2{,}7\times10^{3}$

Gabarito

E
Resolução

Os corpos são do mesmo material e têm a mesma densidade: $2{,}7\ \mathrm{g/cm^3}=2{,}7\times10^{3}\ \mathrm{kg/m^3}$, o valor de $Z$.

Para o corpo A: $Y=\dfrac{810}{2{,}7}=300\ \mathrm{cm^3}=3{,}0\times10^{-4}\ \mathrm{m^3}$.

Para o corpo B: $X=\rho V=2{,}7\times10^{3}\cdot2{,}0=5{,}4\times10^{3}$ kg. Alternativa E.

Q5
Mecânica — Cinemática — Gráfico v × t: Velocidade média

Para responder às questões 5 e 6, analise o gráfico da velocidade em função do tempo para certo movimento retilíneo, apresentado abaixo.

Gráfico de v (m/s) por t (s): reta crescente de 0 em t = 0 a 16 m/s em t = 4,0 s; depois, velocidade constante de 16 m/s até t = 8,0 s.

A velocidade média entre os instantes $t=2{,}0$ s e $t=6{,}0$ s é, em m/s,

A)12
B)13
C)14
D)15
E)16

Gabarito

C
Resolução

De $2{,}0$ s a $4{,}0$ s, a velocidade vai de $8$ m/s a $16$ m/s: $\Delta s=\dfrac{8+16}{2}\cdot2{,}0=24$ m. De $4{,}0$ s a $6{,}0$ s, $v=16$ m/s: $\Delta s=32$ m.

$v_m=\dfrac{24+32}{4{,}0}=14$ m/s. Alternativa C.

Q6
Mecânica — Cinemática — Gráfico v × t: Aceleração

(Continuação da questão 5, com o mesmo gráfico $v\times t$: $v$ cresce de $0$ a $16$ m/s entre $0$ e $4{,}0$ s e se mantém em $16$ m/s até $8{,}0$ s.)

A aceleração do movimento no instante $t=3{,}0$ s é, em $\mathrm{m/s^2}$,

A)12
B)8
C)6
D)4
E)2

Gabarito

D
Resolução

Em $t=3{,}0$ s o movimento está no trecho de velocidade crescente e linear: $a=\dfrac{16-0}{4{,}0-0}=4{,}0\ \mathrm{m/s^2}$. Alternativa D.

Q7
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo: Altura máxima

Do alto de um prédio de $40$ m de altura, um projétil é disparado com velocidade inicial de $50$ m/s, formando ângulo de $37^\circ$ acima da horizontal. Adotando-se $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, $\operatorname{sen}37^\circ=0{,}60$ e $\cos37^\circ=0{,}80$, pode-se concluir que a altura máxima atingida em relação ao solo é, em m, de

A)45
B)70
C)85
D)135
E)175

Gabarito

C
Resolução

A componente vertical inicial é $v_{0y}=50\cdot0{,}60=30$ m/s. A altura ganha até o ponto mais alto é $\dfrac{v_{0y}^2}{2g}=\dfrac{900}{20}=45$ m.

Em relação ao solo: $40+45=85$ m. Alternativa C.

Q8
Mecânica — Dinâmica — Primeira lei de Newton: Resistência do ar em queda

Uma gota de chuva de massa $0{,}50$ g cai verticalmente com velocidade constante de $10$ m/s. Adotando-se a aceleração gravitacional $10\ \mathrm{m/s^2}$, a força de resistência do ar, em newtons, tem módulo

A)$5{,}0\times10^{-3}$
B)$5{,}0\times10^{-2}$
C)$5{,}0\times10^{-1}$
D)$5{,}0$
E)$50$

Gabarito

A
Resolução

Velocidade constante: a resultante é nula e a resistência do ar equilibra o peso. $F=mg=0{,}50\times10^{-3}\cdot10=5{,}0\times10^{-3}$ N. Alternativa A.

Q9
Mecânica — Dinâmica — Lei de Hooke: Comprimento da mola

O corpo A, de massa $400$ g, é preso à extremidade de certa mola helicoidal, de comprimento natural $12{,}0$ cm, provocando nela uma deformação de $2{,}0$ cm.

Mola helicoidal presa ao teto, com o corpo A pendurado na extremidade inferior.

Supondo que não se ultrapasse o limite elástico da mola, a substituição do corpo A por outro, B, de massa $600$ g, fará com que a mola apresente comprimento, em cm,

A)13,0
B)14,0
C)15,0
D)17,0
E)21,0

Gabarito

C
Resolução

Pela lei de Hooke, a deformação é proporcional ao peso: $\dfrac{x_B}{x_A}=\dfrac{m_B}{m_A}=\dfrac{600}{400}\Rightarrow x_B=1{,}5\cdot2{,}0=3{,}0$ cm.

Comprimento: $12{,}0+3{,}0=15{,}0$ cm. Alternativa C.

Q10
Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton: Saco de batatas

A alça de um saquinho de supermercado pode suportar $100$ N sem se romper. Nesse saquinho são colocados $8{,}0$ kg de batatas. Adotando-se $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, a aceleração máxima com que se pode erguer essa compra, segurando-se pela alça, é, em $\mathrm{m/s^2}$,

A)1,0
B)2,5
C)5,0
D)8,0
E)10

Gabarito

B
Resolução

Ao subir com aceleração $a$: $T-mg=ma$. Com $T_{max}=100$ N: $100-80=8{,}0\,a\Rightarrow a=2{,}5\ \mathrm{m/s^2}$. Alternativa B.

Q11
Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton: Corpos ligados por polias

A figura mostra um sistema em que se considera desprezível o atrito entre o bloco B e a superfície de apoio, bem como as massas das polias e dos fios.

Bloco B sobre uma mesa, ligado por fios horizontais a duas polias nas bordas; o corpo A pende de um lado e o corpo C, do outro. Dados: mA = 2,0 kg; mB = 5,0 kg; mC = 3,0 kg; g = 10 m/s².

A aceleração adquirida pelos corpos, quando o sistema é abandonado, vale, no Sistema Internacional de unidades,

A)1,0
B)2,0
C)3,0
D)5,0
E)10

Gabarito

A
Resolução

C ($3{,}0$ kg) puxa mais que A ($2{,}0$ kg), e o conjunto acelera para o lado de C. A força motora é a diferença dos pesos: $F=(m_C-m_A)\,g=(3{,}0-2{,}0)\cdot10=10$ N.

A massa total é $2{,}0+5{,}0+3{,}0=10$ kg: $a=\dfrac{10}{10}=1{,}0\ \mathrm{m/s^2}$. Alternativa A.

Q12
Mecânica — Dinâmica — Movimento circular: Força resultante em curva

Um motociclista e sua moto têm juntos massa de $200$ kg. Em uma pista horizontal, ao fazer uma curva de raio $50$ m com velocidade constante de $72$ km/h, a força resultante sobre o sistema vale, no Sistema Internacional de unidades,

A)zero
B)80
C)$1{,}6\times10^{2}$
D)$8{,}0\times10^{2}$
E)$1{,}6\times10^{3}$

Gabarito

E
Resolução

Com $v=72$ km/h $=20$ m/s, a resultante é centrípeta: $F=\dfrac{mv^2}{R}=\dfrac{200\cdot400}{50}=1{,}6\times10^{3}$ N. Alternativa E.

Q13
Mecânica — Gravitação — Órbitas circulares: Velocidade do satélite

A força gravitacional que a Terra exerce em um satélite artificial, que gira em movimento uniforme ao seu redor, lhe dá a aceleração centrípeta necessária para descrever sua trajetória circular. Sendo $G$ a constante universal da gravitação, $M$ a massa da Terra e $r$ a distância do satélite ao centro da Terra, a velocidade do satélite na órbita vale

A)$\dfrac{G\,r}{M}$
B)$\sqrt{\dfrac{G\,r}{M}}$
C)$\dfrac{G\,M}{r}$
D)$\sqrt{\dfrac{G\,M}{r}}$
E)$\dfrac{G\,M}{r^2}$

Gabarito

D
Resolução

A gravitação é a resultante centrípeta: $\dfrac{GMm}{r^2}=\dfrac{mv^2}{r}\Rightarrow v=\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$. Alternativa D.

Q14
Mecânica — Trabalho e energia — Energia potencial elástica: Gráfico F × x

O gráfico abaixo representa a intensidade da força exercida por uma mola, em função da sua deformação.

Gráfico de F (N) por x (cm): reta que passa pela origem e pelo ponto (2,0 cm; 10 N).

A constante elástica dessa mola, em N/m, e a energia potencial que ela armazena, em joules, quando deformada de $10$ cm valem, respectivamente,

A)$5{,}0$ e $2{,}5$
B)$5{,}0$ e $5{,}0$
C)$5{,}0\times10^{2}$ e $2{,}5$
D)$5{,}0\times10^{2}$ e $5{,}0$
E)$2{,}0\times10^{3}$ e $5{,}0$

Gabarito

C
Resolução

Do gráfico, $k=\dfrac{F}{x}=\dfrac{10}{2{,}0\times10^{-2}}=5{,}0\times10^{2}$ N/m (atenção à unidade: $x$ está em cm).

Com $x=10$ cm $=0{,}10$ m: $E_p=\dfrac12kx^2=\dfrac12\cdot500\cdot0{,}010=2{,}5$ J. Alternativa C.

Q15
Mecânica — Dinâmica — Atrito: Coeficiente a partir da distância de parada

Um bloco de massa $5{,}0$ kg é lançado horizontalmente, com uma velocidade inicial de $72$ km/h, sobre uma superfície horizontal, parando após percorrer $80$ m. Desprezando-se a resistência do ar e considerando a aceleração da gravidade igual a $10\ \mathrm{m/s^2}$, o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície vale

A)0,10
B)0,25
C)0,40
D)0,50
E)0,75

Gabarito

B
Resolução

Com $v_0=20$ m/s e $\Delta s=80$ m, a Torricelli dá $0=v_0^2-2a\,\Delta s\Rightarrow a=\dfrac{400}{160}=2{,}5\ \mathrm{m/s^2}$.

O atrito é a resultante: $\mu mg=ma\Rightarrow\mu=\dfrac{a}{g}=0{,}25$. Alternativa B.

Q16
Mecânica — Trabalho e energia — Conservação da energia: Altura atingida na rampa

Um corpo de massa $m$ percorre uma pista horizontal, sem atrito, com velocidade escalar constante de $6{,}0$ m/s. Em continuação, o corpo sobe uma rampa, também sem atrito. A figura abaixo mostra, em corte vertical, a trajetória seguida pelo corpo e dois pontos, P e Q, situados na rampa.

Corpo com velocidade de 6,0 m/s numa pista horizontal; a rampa sobe e passa pelo ponto P, a 1,2 m de altura, e chega ao ponto Q, a 1,8 m.

Se a aceleração da gravidade vale $10\ \mathrm{m/s^2}$, a velocidade do corpo será nula

A)em um ponto abaixo de P.
B)no ponto P.
C)em um ponto entre P e Q.
D)no ponto Q.
E)em um ponto acima de Q.

Gabarito

D
Resolução

Sem atrito, a energia cinética inicial se converte em energia potencial até parar: $\dfrac12mv^2=mgh\Rightarrow h=\dfrac{v^2}{2g}=\dfrac{36}{20}=1{,}8$ m.

A altura de $1{,}8$ m é a do ponto Q, e P está em $1{,}2$ m (o corpo ainda tem velocidade ali). Alternativa D.

Q17
Mecânica — Dinâmica — Impulso: Mudança de direção de $60^\circ$

Uma partícula, de massa $m$ e velocidade constante de módulo $V$, sofre a ação de uma força $\vec F$ que nela atua durante um pequeno intervalo de tempo $\Delta t$. Ao cessar a ação da força, a partícula possui movimento uniforme com a mesma velocidade escalar $V$, porém numa direção que forma um ângulo de $60^\circ$ com a direção inicial. O impulso exercido pela força sobre a partícula teve intensidade

A)nula
B)$m\,V$
C)$2\,m\,V$
D)$\dfrac{m\,V}{\Delta t}$
E)$\dfrac{2\,m\,V}{\Delta t}$

Gabarito

B
Resolução

O impulso é a variação da quantidade de movimento, $\vec I=\Delta\vec Q=\vec Q_f-\vec Q_i$, e $|\vec Q_i|=|\vec Q_f|=mV$, com ângulo de $60^\circ$ entre eles.

$|\Delta\vec Q|=2mV\operatorname{sen}\dfrac{60^\circ}{2}=2mV\cdot\dfrac12=mV$ (o triângulo formado é equilátero). Alternativa B.

Q18
Mecânica — Dinâmica — Conservação da quantidade de movimento: Recuo do canhão

Um canhão de massa $100$ kg dispara um projétil de massa $2{,}0$ kg. O projétil abandona a boca do canhão com velocidade de $100$ m/s. A velocidade de recuo do canhão vale, em m/s,

A)10
B)5,0
C)4,0
D)2,0
E)1,0

Gabarito

D
Resolução

Sistema inicialmente em repouso: $0=m_pv_p-M\,v_c\Rightarrow v_c=\dfrac{2{,}0\cdot100}{100}=2{,}0$ m/s. Alternativa D.

Q19
Mecânica — Hidrostática — Lei de Stevin: Diferença de pressão

Um tubo vertical, de $1{,}0$ m de altura, contém um líquido homogêneo de densidade $1{,}20\ \mathrm{g/cm^3}$. Adotando-se $g=10\ \mathrm{m/s^2}$, a diferença de pressão entre dois pontos do líquido situados a $30$ cm e a $50$ cm de profundidade, em pascals, vale

A)$2{,}4\times10^{3}$
B)$2{,}4\times10^{2}$
C)$2{,}4$
D)$2{,}4\times10^{-1}$
E)$2{,}4\times10^{-3}$

Gabarito

A
Resolução

$\Delta p=\rho g\,\Delta h=1200\cdot10\cdot(0{,}50-0{,}30)=2{,}4\times10^{3}$ Pa. Alternativa A.

Q20
Mecânica — Hidrostática — Princípio de Pascal: Prensa hidráulica

Numa prensa hidráulica, o diâmetro do êmbolo maior mede $40$ cm e o do menor, $8{,}0$ cm. Quando o êmbolo maior sofre um deslocamento de $2{,}0$ cm, o deslocamento sofrido pelo êmbolo menor vale, em cm,

A)5,0
B)10
C)50
D)60
E)80

Gabarito

C
Resolução

O líquido é incompressível: o volume deslocado é igual nos dois êmbolos, $A_1d_1=A_2d_2$.

A razão das áreas é $\left(\dfrac{40}{8{,}0}\right)^2=25$, então $d_{menor}=25\cdot2{,}0=50$ cm. Alternativa C.

Q21
Mecânica — Hidrostática — Empuxo: Duas esferas coladas

Duas esferas maciças P e Q, que têm o mesmo volume e foram coladas, estão em equilíbrio, imersas em água, como mostra a figura abaixo.

Recipiente com água e as duas esferas coladas, P em cima e Q embaixo, totalmente imersas.

Quando a cola que as une se desfaz, a esfera P sobe e passa a flutuar com $60\%$ de seu volume imersos. Se a densidade da água é de $1{,}0\ \mathrm{g/cm^3}$, a densidade da esfera Q, em $\mathrm{g/cm^3}$, vale

A)1,6
B)1,4
C)1,2
D)0,80
E)0,60

Gabarito

B
Resolução

P flutua com $60\%$ do volume imerso: $\rho_P=0{,}60\,\rho_{a}=0{,}60\ \mathrm{g/cm^3}$.

Coladas e em equilíbrio, totalmente imersas, o empuxo total ($2V$ de água) iguala o peso total: $(\rho_P+\rho_Q)V=\rho_{a}\cdot2V\Rightarrow\rho_P+\rho_Q=2{,}0$.

$\rho_Q=2{,}0-0{,}60=1{,}4\ \mathrm{g/cm^3}$. Alternativa B.

Q23
Termologia — Calorimetria — Potência e calor sensível: Tempo para a fervura

Uma fonte térmica fornece calor com uma potência constante de $2{,}1$ kW. O tempo mínimo para essa fonte iniciar a fervura de $0{,}50$ kg de água inicialmente a $20\,{}^\circ\mathrm{C}$, em segundos, é

Dados: calor específico da água $=1{,}0\ \mathrm{cal/g\,{}^\circ C}$; $1{,}0\ \mathrm{cal}=4{,}2$ J.

A)80
B)60
C)42
D)30
E)21

Gabarito

A
Resolução

$Q=mc\Delta T=500\cdot1{,}0\cdot(100-20)=4{,}0\times10^{4}$ cal $=4{,}2\cdot4{,}0\times10^{4}=1{,}68\times10^{5}$ J.

$\Delta t=\dfrac{Q}{P}=\dfrac{1{,}68\times10^{5}}{2{,}1\times10^{3}}=80$ s. Alternativa A.

Q24
Termologia — Calorimetria — Mudanças de estado: Vapor em calorímetro com gelo

Um calorímetro de capacidade térmica $50\ \mathrm{cal/{}^\circ C}$ contém $50$ g de gelo e $200$ g de água em equilíbrio térmico, sob pressão normal. Introduzindo $50$ g de vapor de água a $100\,{}^\circ\mathrm{C}$ no interior do calorímetro, a temperatura de equilíbrio, em ${}^\circ\mathrm{C}$, passa a ser

Dados: calor latente de fusão do gelo $=80$ cal/g; calor latente de vaporização da água $=540$ cal/g; $c_a=1{,}0\ \mathrm{cal/g\,{}^\circ C}$.

A)26
B)50
C)66
D)74
E)80

Gabarito

E
Resolução

Inicialmente o conjunto está a $0\,{}^\circ\mathrm{C}$. O vapor condensa ($Q_1=50\cdot540=27\,000$ cal liberadas) e a água resultante esfria de $100\,{}^\circ\mathrm{C}$ a $T$ ($50\,(100-T)$ cal).

Calor absorvido: fusão do gelo, $50\cdot80=4000$ cal; depois, a água do gelo fundido ($50$ g) e a água inicial ($200$ g) aquecem de $0\,{}^\circ\mathrm{C}$ até $T$, e o calorímetro também: $(50+200)\,T+50\,T=300\,T$.

Balanço: $27\,000+50\,(100-T)=4000+300\,T\Rightarrow32\,000-50T=4000+300T\Rightarrow T=80\,{}^\circ\mathrm{C}$. Alternativa E.

Q25
Termologia — Gases — Transformações sucessivas: Estado final

Uma certa massa de gás ideal se encontra no estado inicial caracterizado por $p$, $V$ e $T$. Sofre uma transformação isobárica atingindo a temperatura $2T$; em seguida, passa por uma transformação isocórica chegando à pressão $2p$ e, finalmente, sofre uma transformação isotérmica chegando a ocupar o volume $5V$. O estado final do gás está caracterizado por

A)$p$, $5V$ e $T$
B)$p$, $5V$ e $2T$
C)$\dfrac{2p}{5}$, $5V$ e $4T$
D)$\dfrac{4p}{5}$, $5V$ e $4T$
E)$5p$, $5V$ e $10T$

Gabarito

D
Resolução

Isobárica: $T\to2T$ e $V\to2V$, com pressão $p$. Isocórica: pressão $p\to2p$ e $T\to4T$, com volume $2V$.

Isotérmica a $4T$: $2p\cdot2V=p'\cdot5V\Rightarrow p'=\dfrac{4p}{5}$. Estado final: $\dfrac{4p}{5}$, $5V$ e $4T$. Alternativa D.

Q26
Termologia — Termodinâmica — Conceitos: Carnot, calor e equilíbrio térmico

Considere as afirmações abaixo.

  1. Uma máquina térmica operando entre duas fontes a 27 °C e a 327 °C terá rendimento máximo de 50%.
  2. O calor é uma forma de energia “em trânsito” que flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.
  3. Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estarão em equilíbrio térmico entre si.

Pode-se afirmar que

A)apenas III é correta.
B)apenas I e II são corretas.
C)apenas I e III são corretas.
D)apenas II e III são corretas.
E)I, II e III são corretas.

Gabarito

E
Resolução

I) Correta: o rendimento máximo é o de Carnot, $\eta=1-\dfrac{T_f}{T_q}=1-\dfrac{300}{600}=0{,}50$ (temperaturas em kelvin). II) Correta: é a definição de calor e o sentido espontâneo do fluxo. III) Correta: é a lei zero da termodinâmica. Alternativa E.

Q27
Óptica — Óptica geométrica — Reflexão da luz: Paredes foscas

Considere a frase: “A sala fica melhor iluminada quando as paredes são foscas.” Essa frase se refere, principalmente, ao fenômeno de

A)reflexão difusa da luz
B)reflexão especular da luz
C)refração da luz
D)interferência da luz
E)independência dos feixes de luz.

Gabarito

A
Resolução

Uma superfície fosca é rugosa e espalha a luz em todas as direções (reflexão difusa), distribuindo a iluminação pela sala. Numa superfície polida haveria reflexão especular, com a luz concentrada em uma direção. Alternativa A.

Q28
Óptica — Espelho plano — Leis da reflexão: Raios refletidos

Os raios de luz $r_1$ e $r_2$ incidem num espelho plano E, conforme está indicado no esquema abaixo.

Quadriculado com o espelho plano E horizontal; os raios r1 e r2, vindos do alto à esquerda, incidem no mesmo ponto do espelho; à direita estão os pontos M, N e P.

Pode-se afirmar corretamente que os raios refletidos, correspondentes a $r_1$ e $r_2$, passam, respectivamente, pelos pontos

A)M e N
B)N e P
C)P e N
D)M e P
E)N e M

Gabarito

D
Resolução

Na reflexão, o ângulo de incidência é igual ao de reflexão: o raio refletido é o simétrico do incidente em relação à normal, isto é, sobe com a mesma inclinação com que o raio incidente desce.

O raio $r_1$, o mais inclinado, tem inclinação de aproximadamente $0{,}8$ e o raio refletido sobe com essa mesma inclinação, passando pelo ponto M. O raio $r_2$, menos inclinado (cerca de $0{,}5$), tem o refletido passando pelo ponto P, o mais próximo dessa direção. Alternativa D.

Q29
Óptica — Lentes — Formação de imagens: Imagem invertida e do mesmo tamanho

Uma lente delgada convergente L conjuga, a um objeto O, uma imagem I, invertida e com o mesmo tamanho do objeto, como mostra a figura abaixo.

Eixo principal com o objeto O (seta para cima) à esquerda da lente L e a imagem I (seta para baixo, do mesmo tamanho) à direita.

Sendo a distância do objeto à lente igual a $p$, a distância focal da lente é igual a

A)$\dfrac{p}{4}$
B)$\dfrac{p}{2}$
C)$p$
D)$2p$
E)$4p$

Gabarito

B
Resolução

Imagem invertida e do mesmo tamanho: $A=-1=-\dfrac{p'}{p}\Rightarrow p'=p$.

$\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{p}+\dfrac{1}{p'}=\dfrac{2}{p}\Rightarrow f=\dfrac{p}{2}$. Alternativa B.

Q30
Ondas — Ondulatória — Equação fundamental: Onda em uma corda

Uma onda senoidal se propaga numa corda com velocidade de $10$ m/s. O esquema abaixo mostra um trecho da corda durante a propagação ondulatória.

Trecho de onda senoidal na corda, com duas cristas consecutivas; a distância entre elas está marcada como 40 cm.

A frequência dessa onda, em Hz, é igual a

A)$4{,}0\times10^{-2}$
B)2,5
C)4,0
D)6,0
E)25

Gabarito

E
Resolução

A distância entre duas cristas consecutivas é o comprimento de onda: $\lambda=40$ cm $=0{,}40$ m.

$f=\dfrac{v}{\lambda}=\dfrac{10}{0{,}40}=25$ Hz. Alternativa E.

Q31
Ondas — Ondulatória — Movimento de pontos da corda: Afastamento do equilíbrio

O esquema abaixo representa, em determinado instante, um trecho de uma onda senoidal que se propaga numa corda da esquerda para a direita.

Onda na corda, propagando-se para a direita: uma crista à esquerda com o ponto P1 no lado direito dela e um vale com os pontos P3 (lado esquerdo) e P4 (lado direito); à direita do vale, P2 no lado esquerdo da outra crista.

Considerando-se somente os pontos $P_1$, $P_2$, $P_3$ e $P_4$ indicados no esquema, é correto afirmar que, no instante representado, estão se afastando da posição de equilíbrio os pontos

A)$P_1$ e $P_2$
B)$P_1$ e $P_3$
C)$P_1$ e $P_4$
D)$P_2$ e $P_4$
E)$P_3$ e $P_4$

Gabarito

C
Resolução

Numa onda que se propaga para a direita, cada ponto da corda vai assumir, um instante depois, a posição que o ponto à sua esquerda ocupa agora. Imagine a onda deslocando-se um pouco para a direita:

$P_1$ (acima do eixo, no lado direito da crista) sobe, e se afasta. $P_2$ (acima do eixo, no lado esquerdo da outra crista) desce, e se aproxima. $P_3$ (abaixo do eixo, no lado esquerdo do vale) sobe, e se aproxima. $P_4$ (abaixo do eixo, no lado direito do vale) desce, e se afasta.

Afastam-se $P_1$ e $P_4$. Alternativa C.

Q32
Eletricidade — Eletrostática — Eletrização por indução: Esfera ligada à Terra

Um bastão condutor eletrizado positivamente é mantido, sem encostar, próximo de uma esfera condutora, inicialmente neutra e isolada. Enquanto isso acontece, a esfera é ligada à Terra durante um curto intervalo de tempo. Considere as afirmações I, II e III que se referem a esse experimento.

  1. A esfera foi eletrizada por indução.
  2. As cargas elétricas do bastão foram redistribuídas entre o bastão e a esfera.
  3. A esfera ficou eletrizada positivamente.

Pode-se afirmar que SOMENTE

A)I é correta.
B)II é correta.
C)III é correta.
D)I e II são corretas.
E)II e III são corretas.

Gabarito

A
Resolução

I) Correta: sem contato, com ligação à Terra, é a eletrização por indução. II) Falsa: o bastão não encosta na esfera, e não há troca de cargas com ela. III) Falsa: o bastão (positivo) atrai elétrons da Terra para a esfera, que fica negativa. Alternativa A.

Q33
Eletricidade — Eletrostática — Contato entre condutores: Três esferas idênticas

Três esferas condutoras X, Y e Z são idênticas. A esfera Z tem carga elétrica $Q$ e as esferas X e Y estão inicialmente neutras. Coloca-se Z em contato com X. A seguir, afasta-se Z de X e coloca-se Z em contato com Y, afastando-a novamente. Supondo-se que as esferas trocaram cargas elétricas somente entre si, no final do experimento as cargas elétricas de X, Y e Z são, respectivamente,

A)$\dfrac{Q}{3}$, $\dfrac{Q}{3}$ e $\dfrac{Q}{3}$
B)$\dfrac{Q}{2}$, $\dfrac{Q}{4}$ e $\dfrac{Q}{4}$
C)$\dfrac{Q}{2}$, $\dfrac{Q}{2}$ e zero
D)$\dfrac{Q}{2}$, $\dfrac{3Q}{4}$ e $-\dfrac{Q}{4}$
E)$\dfrac{2Q}{3}$, $\dfrac{2Q}{3}$ e $-\dfrac{Q}{3}$

Gabarito

B
Resolução

Esferas idênticas dividem a carga igualmente. Z toca X: cada uma fica com $\dfrac{Q}{2}$. Depois, Z (com $\dfrac{Q}{2}$) toca Y (neutra): cada uma fica com $\dfrac{Q}{4}$.

Final: $X=\dfrac{Q}{2}$, $Y=\dfrac{Q}{4}$ e $Z=\dfrac{Q}{4}$. Alternativa B.

Q34
Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico: Definição $E=F/q$

Um corpúsculo, com carga elétrica $Q$, sofre um deslocamento retilíneo $d$ sob a ação exclusiva de uma força eletrostática uniforme de módulo $F$. O módulo do campo elétrico existente nos pontos da trajetória do corpúsculo é dado por

A)$F\cdot d$
B)$F\cdot Q$
C)$\dfrac{Q}{d}$
D)$\dfrac{F}{Q}$
E)$\dfrac{Q}{F}$

Gabarito

D
Resolução

Pela definição de campo elétrico, $\vec F=Q\vec E$, então $E=\dfrac{F}{Q}$ (o deslocamento $d$ não entra). Alternativa D.

Q35
Eletricidade — Eletrostática — Potencial elétrico: Razão $Q_1/Q_2$

Duas cargas elétricas positivas $Q_1$ e $Q_2$, posicionadas conforme está indicado no esquema abaixo, geram um campo elétrico na região. Nesse campo elétrico, o potencial assume o mesmo valor nos pontos M e N.

Quadriculado com uma linha horizontal que contém, da esquerda para a direita: Q1, M, N e Q2. M está a 2 quadradinhos de Q1, N a 6 e Q2 a 10.

As informações e o esquema permitem concluir que a razão $\dfrac{Q_1}{Q_2}$ vale

A)$\dfrac{3}{8}$
B)$\dfrac{1}{2}$
C)$\dfrac{2}{3}$
D)$\dfrac{3}{2}$
E)$2$

Gabarito

A
Resolução

Medindo em quadradinhos a partir de $Q_1$: M está a $2$ de $Q_1$ e a $8$ de $Q_2$; N está a $6$ de $Q_1$ e a $4$ de $Q_2$.

$V_M=V_N\Rightarrow\dfrac{kQ_1}{2}+\dfrac{kQ_2}{8}=\dfrac{kQ_1}{6}+\dfrac{kQ_2}{4}\Rightarrow Q_1\left(\dfrac12-\dfrac16\right)=Q_2\left(\dfrac14-\dfrac18\right)$.

$\dfrac{Q_1}{3}=\dfrac{Q_2}{8}\Rightarrow\dfrac{Q_1}{Q_2}=\dfrac{3}{8}$. Alternativa A.

Q36
Eletricidade — Eletrodinâmica — Grandezas elétricas: Energia por unidade de carga

Quando um farol de automóvel é ligado, a energia fornecida por unidade de carga elétrica é uma característica da bateria. A parte “a energia fornecida por unidade de carga elétrica” da frase corresponde ao conceito de

A)corrente elétrica
B)tensão elétrica
C)potencial elétrico
D)potência elétrica
E)resistência elétrica

Gabarito

B
Resolução

Energia por unidade de carga, $\dfrac{E}{q}$ (em joules por coulomb, ou volts), é a tensão elétrica (a força eletromotriz da bateria). A corrente é carga por tempo, a potência é energia por tempo e a resistência relaciona tensão e corrente. Alternativa B.

Q37
Eletricidade — Eletrodinâmica — Corrente elétrica: Carga pela área do gráfico

Uma corrente elétrica cujo valor está representado no gráfico abaixo flui num condutor durante $80$ s.

Gráfico de I (mA) por t (s): 250 mA de 0 a 40 s e 500 mA de 40 s a 80 s.

Nesse intervalo de tempo, a carga elétrica, em coulombs, que passa por uma secção transversal do condutor, é igual a

A)10
B)20
C)30
D)40
E)50

Gabarito

C
Resolução

A carga é a área sob o gráfico $I\times t$: $Q=0{,}250\cdot40+0{,}500\cdot40=10+20=30$ C (com $I$ em ampères). Alternativa C.

Q38
Eletricidade — Eletrodinâmica — Leis de Ohm: Condutores ôhmicos pela tabela

Três condutores X, Y e Z foram submetidos a diferentes tensões $U$ e, para cada tensão, foi medida a respectiva corrente elétrica $I$, com a finalidade de verificar se os condutores eram ôhmicos. Os resultados estão na tabela que segue.

condutor Xcondutor Ycondutor Z
I (A)U (V)I (A)U (V)I (A)U (V)
0,301,50,201,57,51,5
0,603,00,353,0153,0
1,26,00,454,5255,0
1,68,00,506,0306,0

De acordo com os dados da tabela, somente

A)o condutor X é ôhmico.
B)o condutor Y é ôhmico.
C)o condutor Z é ôhmico.
D)os condutores X e Y são ôhmicos.
E)os condutores X e Z são ôhmicos.

Gabarito

E
Resolução

Um condutor é ôhmico quando $\dfrac{U}{I}$ é constante. X: $\dfrac{1{,}5}{0{,}30}=\dfrac{3{,}0}{0{,}60}=\dfrac{6{,}0}{1{,}2}=\dfrac{8{,}0}{1{,}6}=5{,}0\ \Omega$ (ôhmico). Y: $7{,}5;\ 8{,}6;\ 10;\ 12\ \Omega$ (não é). Z: $\dfrac{1{,}5}{7{,}5}=\dfrac{3{,}0}{15}=\dfrac{5{,}0}{25}=\dfrac{6{,}0}{30}=0{,}20\ \Omega$ (ôhmico).

São ôhmicos X e Z. Alternativa E.

Q39
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de resistores: ddp entre X e Y

A corrente elétrica $I$, indicada no circuito representado no esquema abaixo, vale $3{,}0$ A.

Corrente I entrando em três resistores em paralelo (10 Ω, 20 Ω e 30 Ω) ligados, em série, a um resistor de 8,0 Ω; o ponto X fica logo depois do paralelo e o ponto Y, depois do resistor de 8,0 Ω.

De acordo com as outras indicações do esquema, a diferença de potencial entre os pontos X e Y, em volts, vale

A)4,0
B)7,2
C)24
D)44
E)72

Gabarito

C
Resolução

A corrente total $I=3{,}0$ A atravessa o resistor de $8{,}0\ \Omega$, que fica entre X e Y (depois da associação em paralelo).

$U_{XY}=R\,I=8{,}0\cdot3{,}0=24$ V. Alternativa C.

Q40
Eletromagnetismo — Campo magnético — Fios retilíneos: Campo resultante em P

O módulo do vetor indução magnética, gerado nas proximidades de um condutor longo e retilíneo, é dado por $\dfrac{\mu_0 I}{2\pi d}$, onde: $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\ \mathrm{T\,m/A}$ é a permeabilidade magnética do vácuo; $I$ é a corrente elétrica no condutor; $d$ é a distância do ponto considerado ao condutor. Por dois condutores retilíneos muito longos, perpendiculares entre si e situados num plano paralelo ao plano desta folha de prova, existem correntes elétricas de intensidade $I=10$ A e sentido indicado no esquema abaixo.

Fio vertical com a corrente I para cima e fio horizontal com a corrente I para a esquerda; o ponto P está a 10 cm à direita do fio vertical e 10 cm acima do fio horizontal.

O vetor indução magnética, gerado pelos dois condutores no ponto P, tem módulo, em teslas, igual a

A)$2{,}0\times10^{-5}$, sendo perpendicular ao plano desta folha.
B)$2{,}0\times10^{-5}$, sendo paralelo ao plano desta folha.
C)$4{,}0\times10^{-5}$, sendo perpendicular ao plano desta folha.
D)$4{,}0\times10^{-5}$, sendo paralelo ao plano desta folha.
E)zero.

Gabarito

C
Resolução

Cada fio está a $d=0{,}10$ m de P: $B_1=B_2=\dfrac{\mu_0I}{2\pi d}=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\cdot10}{2\pi\cdot0{,}10}=2{,}0\times10^{-5}$ T.

Pela regra da mão direita, o fio vertical (corrente para cima), à esquerda de P, produz em P um campo que penetra no papel; o fio horizontal (corrente para a esquerda), abaixo de P, também produz em P um campo que penetra no papel. Os dois campos têm a mesma direção e o mesmo sentido, e se somam.

$B=2{,}0\times10^{-5}+2{,}0\times10^{-5}=4{,}0\times10^{-5}$ T, perpendicular ao plano da folha. Alternativa C.

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