UEL 2002.2 · CE — Questões de Física comentadas — Método TEF

O atletismo moderno teve início em meados do século XIX, e muitas de suas provas atuais foram disputadas já na Olimpíada de Atenas (Grécia) em 1896. É nesse esporte que o Brasil tem o maior número de medalhas ganhas, seja em Olimpíadas e Campeonatos Mundiais, seja em Jogos Pan-Americanos. O gráfico abaixo, velocidade versus tempo, corresponde à prova, fictícia, de 100 metros rasos entre dois dos melhores atletas brasileiros. Vamos supor que cada uma das curvas represente o desempenho de um dos atletas. Por exemplo, a Robson Caetano da Silva (medalha de bronze nas Olimpíadas de Seul, em 1988) associamos a linha pontilhada, enquanto a linha cheia corresponde ao desempenho do atleta Joaquim Cruz (medalha de ouro nas olimpíadas de Los Angeles, em 1984).

Sabendo-se que a prova foi concluída pelo vencedor em 10 segundos, é correto afirmar:

Um estudante precisa levantar uma geladeira para colocá-la na caçamba de uma caminhonete. A fim de reduzir a força necessária para levantar a geladeira, o estudante lembrou das suas aulas de física no ensino médio e concebeu um sistema com roldanas, conforme a figura abaixo. Supondo que o movimento da geladeira, ao ser suspensa, é uniforme, e que as roldanas e a corda têm massas desprezíveis, considere as seguintes afirmativas sobre o sistema:

1. O peso da geladeira foi reduzido para um terço.
2. A força que o estudante tem que fazer para levantar a geladeira é metade do peso da geladeira, mas o teto vai ter que suportar três meios do peso da geladeira.
3. A estrutura do teto tem que suportar o peso da geladeira mais a força realizada pelo estudante.

Aponte a alternativa correta.

O objetivo no jogo de boliche é derrubar o maior número de pinos com uma bola de madeira ou de outro material, através de uma pista estreita. Para tanto, 10 pinos são dispostos em repouso, sobre o piso, em disposição triangular. Considere uma jogada em que uma bola de boliche, de 3,0 kg de massa, com velocidade constante de 2,0 m/s se choca com apenas um dos pinos, que possui 1,0 kg de massa. Suponha que a colisão seja frontal e perfeitamente elástica, que os centros de massas dos dois corpos (bola e pino) estejam situados no mesmo nível em relação ao solo e que após a colisão os corpos se movimentem na mesma direção. Dadas essas condições, pode-se afirmar que após a colisão as velocidades da bola e do pino serão, respectivamente, iguais a:

Uma das armas utilizadas pelas forças especiais dos Estados Unidos da América e da Inglaterra contra as bases do Talibã são os mísseis Tomahawk. Esses mísseis podem ser lançados de navios ou aviões. Dirigidos por satélite, viajam a 880 km/h, podendo alcançar alvos situados a 1600 km. Suponha que um desses mísseis seja lançado do porta-aviões USS Carl Vinson, situado no Golfo Pérsico, em direção a uma base Talibã situada em Shidand, e descreva uma trajetória parabólica. Suponha também que esse míssil possua um sensor com o qual se pode explodi-lo no ar, de modo que ele se fragmente em pedacinhos pequenos, para evitar, por exemplo, que atinja indevidamente a população civil. No caso de haver uma explosão como essa, no ar, e com respeito ao movimento do centro de massa dos fragmentos após a explosão, considere as seguintes afirmativas:

1. O centro de massa dos fragmentos continua descrevendo uma trajetória parabólica, porque a explosão representa somente o efeito das forças internas.
2. A energia mecânica não é conservada, pois ela sofre um aumento, devido à conversão da energia química armazenada em energia mecânica; mas a resultante das forças externas e o movimento do centro de massa não se alteram.
3. O centro de massa dos fragmentos não continua mais descrevendo uma trajetória parabólica, pois a explosão fará com que os fragmentos sigam trajetórias próprias.

Aponte a alternativa correta.

Um aluno ouviu dizer que as lâmpadas fluorescentes funcionam a baixa pressão. Ao lembrar das suas aulas de física, teve a seguinte idéia para apresentar na feira de ciências do colégio: determinar experimentalmente a pressão no interior de uma lâmpada fluorescente. Para isto, providenciou um balde de 5 litros cheio de água, com uma altura de 40 cm, em cujo interior, e aproximadamente em seu centro, colocou um prego em pé, fixo no fundo do balde. Em seguida, o aluno, com um golpe rápido e num movimento vertical, perfurou uma das pontas da lâmpada, fazendo o prego penetrar nela. Ele observou que a água do balde subiu no interior da lâmpada até uma altura de 0,96 m da base.

Com esses dados, determine a pressão interna da lâmpada fluorescente, sabendo que a lâmpada usada era de 40 W de potência e, por isso, tinha um comprimento de 1,20 m. Suponha que o gás no interior da lâmpada fluorescente seja ideal, que a variação no nível da água do balde seja desprezível e que o gás sofra uma transformação isotérmica.

São dadas a pressão atmosférica local $P_0=10\ \mathrm{mH_2O}$ e a aceleração da gravidade $g=10\ \mathrm{m/s^2}$.

Um corpo de massa $m$ e volume $V$ é pendurado numa mola de constante elástica $k$. Com isso, o comprimento da mola que inicialmente era de $\ell_0$ passa para $\ell_1$. Uma vasilha com água é colocada sobre o prato de uma balança de plataforma, a qual indica massa $M_1$ para a vasilha com água. Mergulha-se completamente o corpo na água, cuidando para que o mesmo não toque nem no fundo nem nas laterais da vasilha. Com a submersão do corpo na água, a mola passa a ter um comprimento $\ell_2$, sendo $\ell_2\lt\ell_1$, e a balança de plataforma indica um novo valor, $M_2$, sendo $M_2\gt M_1$. Com relação à situação final, analise as afirmativas abaixo:

1. Existe, devido à água, uma força sobre o corpo, de baixo para cima, que pode ser medida por $F_1=k(\ell_1-\ell_2)$, e existe, devido ao corpo, uma força sobre a água (e, por extensão, sobre o fundo da vasilha), que pode ser medida por $F_2=g(M_2-M_1)$, onde $g$ é a aceleração da gravidade.
2. O peso aparente do corpo é $mg-k(\ell_1-\ell_2)$.
3. As forças $F_1$ e $F_2$, definidas em (I), podem ser admitidas como um par ação-reação, conforme a 3ª Lei de Newton.

Logo, conclui-se que:

Nem sempre é possível escapar da influência gravitacional de um planeta. No caso da Terra, a velocidade mínima de escape para um corpo de massa $m$ é da ordem de 11,2 km/s. Em relação a essa velocidade, é correto afirmar que ela:

É hábito comum entre os brasileiros assar carnes envolvendo-as em papel-alumínio, para se obter um bom cozimento. O papel-alumínio possui um dos lados mais brilhante que o outro. Ao envolver a carne com o papel-alumínio, a maneira mais correta de fazê-lo é:

O interior de uma pequena caixa de isopor constitui-se num sistema isolado do meio exterior, porque suas paredes e sua tampa são adiabáticas. No interior da caixa existem gelo moído e latinhas de refrigerante. O gelo moído constitui-se num subsistema G, enquanto as latinhas com a bebida constituem-se num subsistema B. Considere que a caixa fique tampada por tempo suficiente para baixar sensivelmente a temperatura do subsistema B, sem, contudo, congelar. Despreze o calor trocado pelo ar dentro da caixa e a variação de volume do refrigerante ao ser resfriado. De acordo com a 1ª lei da termodinâmica, é correto afirmar:

Os diagramas P-V mostrados abaixo representam três ciclos térmicos: os ciclos de Carnot, de Otto (relativo ao motor a gasolina) e de Diesel, que operam entre dois reservatórios de calor a temperaturas diferentes. O ciclo de Carnot opera com duas adiabáticas e duas isotermas. Num ciclo de Otto, são necessários dois processos a volume constante, isto é, duas isométricas. No ciclo de Diesel, há um processo a pressão constante, ou seja, uma isobárica e um processo isométrico. Dentre os ciclos a seguir, é correto afirmar que os ciclos I, II e III, representados nas figuras abaixo, são, respectivamente:

Nos limites em que a óptica geométrica é válida, um raio de luz de comprimento de onda $\lambda$, quando incide sobre a superfície de separação entre meios, e a penetra, o faz conforme a lei de Snell. Na figura, representa-se o comportamento do índice de refração $n$, do quartzo fundido, em função do comprimento de onda da luz incidente. De uma maneira geral, é esse o comportamento da maioria dos materiais. Quando a luz branca proveniente do Sol incide sobre um prisma de quartzo, ela se separa nas cores típicas de um arco-íris. Considere o índice de refração do ar como sendo igual a 1 para todos os comprimentos de onda.

Com base na figura, na lei de Snell e no conhecimento do espectro de freqüências da luz visível, tem-se que a separação da luz é fruto da relação entre o índice de refração e o comprimento de onda. Assim, é correto afirmar:

As lentes esféricas são utilizadas em instrumentos ópticos como a máquina fotográfica, o microscópio, retroprojetores e telescópios. Em relação a essas lentes, é correto afirmar:

Há algum tempo um repórter de televisão noticiou uma marcha em algum lugar do Brasil. Em dado momento, citou que os seus integrantes pararam de marchar quando estavam passando sobre uma ponte, com medo de que pudesse cair. Na ocasião, o repórter atribuiu tal receio a “crendices populares”. Com base nos conceitos da Física, é correto afirmar que os integrantes da marcha agiram corretamente, pois a ponte poderia cair devido ao fenômeno da(o):

Na figura abaixo, está representado um eletroscópio de lâminas eletrizado. Um eletroscópio, nessas condições, fica com suas lâminas móveis separadas devido à repulsão eletrostática. Como é sabido, o eletroscópio é um detetor de cargas. Ele é constituído por condutores de eletricidade, e uma parte desses condutores é envolvida por um isolante. O que ocorre ao se aproximar da cabeça do eletroscópio eletrizado um bastão eletrizado de mesma carga que a desse eletroscópio?

Considere a Lei de Coulomb, relativa à força entre cargas elétricas em repouso, e a Lei da Gravitação de Newton, relativa à força entre massas. Em relação a essas duas leis, é correto afirmar:

Suponha que você esteja iniciando um estágio numa indústria de aquecedores elétricos, na qual você pleiteia um emprego, e tenha de resolver um problema prático. A empresa disponibiliza para você uma fonte de voltagem constante $V_0$, e três resistores $R_1$, $R_2$ e $R_3$, com $R_1\gt R_2\gt R_3$. A empresa solicita que você escolha um resistor ou combinação deles para ser colocado em C, conforme a figura ao lado, de modo a se obter, com a maior rapidez possível, o aquecimento da água de um pequeno reservatório.

A alternativa que representa a melhor solução é:

Muitos aparelhos eletrodomésticos têm seu funcionamento baseado simplesmente no comportamento de resistências elétricas. Exemplos destes são as lâmpadas incandescentes, ferros de passar, chuveiros elétricos, entre outros. Considerando o funcionamento das resistências, é correto afirmar:

O Sol emite, continuamente, um conjunto de partículas que se propagam no espaço e formam o vento solar. Essas partículas são emitidas em grandes velocidades e são, em sua maioria, elétrons e prótons. O movimento de partículas carregadas no espaço próximo do Sol é dominado pelo campo magnético solar. Considere que na região próxima ao Sol o campo magnético seja constante, o campo elétrico inexistente, e que só prótons e elétrons sejam emitidos. Nessas condições, e desprezando a força gravitacional, é correto afirmar a respeito do movimento de um próton nesse campo magnético:

Nos anos 40 tiveram início as investigações sobre a possibilidade da utilização do campo magnético da Terra como mecanismo de orientação e navegação animal. Hoje, sabe-se que algumas espécies de organismos (pombos, tubarões, abelhas, tartarugas, etc.) e também microorganismos (bactérias, algas, etc.) fazem uso do campo magnético da Terra, cuja intensidade é de aproximadamente 0,5 gauss $=0{,}5\times10^{-4}$ tesla, para se orientarem. Existe uma espécie de bactéria que apresenta no interior de seu citoplasma uma cadeia de cristais de magnetita (óxido magnético de ferro — $\mathrm{Fe_3O_4}$). Como essa bactéria está em suspensão na água, essa cadeia de magnetita funciona como uma bússola. Suponha que, durante uma tempestade, um relâmpago libere uma corrente elétrica da ordem de 10.000 ampères e incida sobre uma haste metálica encravada perpendicularmente ao solo na beira de uma lagoa que contenha esse tipo de bactéria. No instante em que o relâmpago incidir, as bactérias, que se comportam como pequenas bússolas, situadas próximas a um ponto que se encontra a 1 m de distância do lugar por onde ocorreu a descarga

Um corpo de massa 0,200 kg é pendurado numa mola de massa desprezível e constante elástica $k$. Em seguida, ele é puxado mais 0,03 m para baixo e é solto para oscilar livremente na vertical, ao longo do eixo $y$. Quando o corpo é solto, um cronômetro é acionado e, ao mesmo tempo, uma fita de papel, disposta no plano vertical, passa a se mover para a esquerda com velocidade constante $v=0{,}40$ m/s. Uma grafite presa ao corpo registra, no papel, as posições $y$ do referido corpo, em função do tempo $t$. O desenho registrado no papel é equivalente ao de uma onda transversal que se propaga para a direita com a velocidade $v=0{,}40$ m/s. Considere $\pi=3{,}14$. Utilize a unidade N/m para $k$, e a unidade metro para $y$. A constante elástica $k$ da mola e a equação da onda são, respectivamente: