UEL 2009 · CE — Questões de Física comentadas — Método TEF

O gráfico da velocidade em função do tempo, mostrado a seguir, descreve o movimento de uma partícula em uma dimensão.

Com base nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir.

I. A partícula se desloca no sentido positivo, no intervalo entre os instantes $t_1$ e $t_2$.
II. A aceleração da partícula assume o valor zero no instante $t_2$.
III. O deslocamento da partícula no intervalo $t_2\lt t\lt t_3$ pode ser determinado por dois processos matemáticos: por uma função horária e pelo cálculo da área da região entre o gráfico descrito, no intervalo dado, e o eixo dos tempos.
IV. Por meio do gráfico apresentado, é possível saber a distância descrita pela partícula.

Assinale a alternativa correta.

Texto I — Uma árvore versátil: [...] pesquisadores israelenses mostraram que a figueira foi a primeira planta a ser cultivada pelo homem há mais de 11 mil anos. Nas florestas tropicais, ela se destaca pelo importante papel ecológico que desempenha, alimentando grande número de aves, morcegos e macacos, entre outros animais. [...] Embora no Brasil as figueiras sejam em geral de grande porte, em outros países há desde espécies rasteiras com apenas 30 cm, até árvores com mais de 40 m de altura. Quando pensamos em uma figueira, logo lembramos de seu fruto (Ficus carica).

Fonte: Ciência Hoje, n. 249, v. 42, jun. 2008, p. 70.

Com base no texto, considere as afirmativas a seguir.

I. Sob qualquer condição, um figo e uma folha, ao caírem simultaneamente da mesma altura, percorrem a mesma distância em instantes diferentes.
II. Aves, morcegos e macacos precisam vencer a mesma energia potencial gravitacional para usufruir do alimento no alto da figueira, independentemente de suas massas.
III. Independentemente da localização geográfica de uma figueira, um figo e uma folha, desprendendo-se do alto da árvore no mesmo instante, caem em direção ao solo, sujeitos à mesma aceleração.
IV. A explicação dada para a queda do figo, do alto de uma figueira, permite compreender por que a Lua se mantém na órbita terrestre.

Assinale a alternativa correta.

Considere um figo desprendendo-se livremente de uma figueira que tem $20\ \text{m}$ de altura. Pode-se afirmar que ele chegará ao solo após ______ segundos, atingindo uma velocidade de ______ metros por segundo.

Dado: considere $g=10\ \text{m/s}^2$.

Assinale a alternativa que completa corretamente os espaços vazios do texto, respectivamente.

O LHC (Large Hadron Collider), maior acelerador de partículas do mundo, foi inaugurado em setembro de 2008, após 20 anos de intenso trabalho. Sua função é acelerar feixes de partículas, de tal forma que estes atinjam uma velocidade estimada em cerca de 99,99% da velocidade da luz. A colisão entre prótons será tão violenta que a expectativa é de se obterem condições próximas àquelas que existiram logo após o Big Bang.

A primeira missão desse novo acelerador é estudar partículas indivisíveis (elementares) e as forças (interações) que agem sobre elas. Quanto às forças, há quatro delas no universo: i) a ________, responsável por manter o núcleo atômico coeso; ii) a ________, que age quando uma partícula se transforma em outra; iii) a ________, que atua quando cargas elétricas estão envolvidas. A quarta força é a ________ (a primeira conhecida pelo ser humano).

Assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, os nomes dessas forças.

Considere o sistema constituído por três blocos de massas $m_1$, $m_2$ e $m_3$, apoiados um sobre o outro, em repouso sobre uma superfície horizontal, como mostra a figura a seguir.

Uma força $\vec F$ é aplicada ao bloco de massa $m_2$. Entretanto, essa força é incapaz de vencer as forças de atrito $\vec f_{i,j}$ entre os blocos $m_i$ e $m_j$, onde $i$ e $j$ variam de 1 a 3.

Desprezando a resistência do ar, assinale a alternativa que representa todas as forças que atuam no bloco $m_2$, onde os $N_i$ representam as normais nos blocos e $P_i$ correspondem aos pesos.

Considerando a Terra uma esfera homogênea (densidade constante) de raio $R$, determine a profundidade $h^{\prime}$ em que deve ser colocado um corpo de massa $m$ para que o seu peso seja o mesmo quando estiver situado a uma altura $h$ da superfície da Terra.

Assinale a expressão correta.

Considere um satélite artificial que tenha o período de revolução igual ao período de rotação da Terra (satélite geossíncrono).

É correto afirmar que um objeto de massa $m$ dentro de um satélite desse tipo

Considere a distância entre o planeta Terra e o Sol como sendo igual a $1{,}5\times10^8\ \text{km}$ e que esse planeta dá uma volta completa em torno do Sol em 365 dias, enquanto o planeta Mercúrio dá uma volta completa em torno do Sol em 88 dias.

Se a distância entre o planeta Marte e o Sol é igual a $2{,}5\times10^8\ \text{km}$, qual deve ser a distância aproximada entre o planeta Mercúrio e o Sol?

Observe as figuras a seguir.

Com base nos esquemas físicos apresentados, considere as afirmativas a seguir.

I. A figura I mostra dois copos contendo suco de laranja à mesma altura. Independentemente do formato dos copos, a pressão no ponto A é igual à pressão no ponto B.
II. A figura II mostra um tubo em forma de “U” contendo dois líquidos que não se misturam. No ramo da esquerda, tem-se óleo de soja e, no da direita, água. A pressão no ponto A é igual à pressão no ponto B.
III. A figura III mostra dois líquidos de viscosidades diferentes escorrendo através de um capilar: o suco de laranja, menos viscoso, escorre em A, ao passo que o xarope de milho, mais viscoso, escorre em B.
IV. A figura IV mostra um líquido em escoamento no sentido do ponto A para o ponto B. Apesar de a velocidade de escoamento no ponto A ser maior do que a velocidade no ponto B, a pressão no ponto A é menor que a pressão no ponto B.

Assinale a alternativa correta.

O sifão é usado normalmente nas pias e vasos sanitários para evitar a passagem de gases e pequenos animais para dentro da casa. Além do sifão, usa-se um “respiro”, isto é, uma abertura, conectada à atmosfera externa através de um cano, que

Texto II — Por trás de toda cerveja gelada, há sempre um bom freezer. E por trás de todo bom freezer, há sempre um bom compressor — a peça mais importante para que qualquer sistema de refrigeração funcione bem. Popularmente conhecido como “motor”, o compressor hermético é considerado a alma de um sistema de refrigeração. A fabricação desses aparelhos requer tecnologia de ponta, e o Brasil é destaque mundial nesse segmento. (KUGLER, H. Eficiência gelada. Ciência Hoje, v. 42, n. 252, set. 2008, p. 46.)

Assinale a alternativa que representa corretamente o diagrama de fluxo do refrigerador.

Os morcegos, mesmo no escuro, podem voar sem colidir com os objetos a sua frente. Isto porque esses animais têm a capacidade de emitir ondas sonoras com frequências elevadas, da ordem de $120\,000\ \text{Hz}$, usando o eco para se guiar e caçar. Por exemplo, a onda sonora emitida por um morcego, após ser refletida por um inseto, volta para ele, possibilitando-lhe a localização do mesmo.

Sobre a propagação de ondas sonoras, pode-se afirmar que

Com uma escumadeira de cozinha foi produzida esta curiosa imagem em uma camiseta, retratando um dos interessantes fenômenos cotidianos interpretados pela Física: a sombra.

Assinale a alternativa que indica o fenômeno que tem a mesma explicação científica da figura.

Texto III. Nuvens, relâmpagos e trovões talvez estejam entre os primeiros fenômenos naturais observados pelos humanos pré-históricos. [...]. A teoria precipitativa é capaz de explicar convenientemente os aspectos básicos da eletrificação das nuvens, por meio de dois processos [...]. No primeiro deles, a existência do campo elétrico atmosférico dirigido para baixo [...] Os relâmpagos são descargas de curta duração, com correntes elétricas intensas, que se propagam por distâncias da ordem de quilômetros [...].

Fonte: Fernandes, W. A.; Pinto Jr., O.; Pinto, I. R. C. A. Eletricidade e poluição no ar. Ciência Hoje, v. 42, n. 252, set. 2008, p. 18.

Revistas de divulgação científica ajudam a população, de um modo geral, a se aproximar dos conhecimentos da Física. No entanto, muitas vezes alguns conceitos básicos precisam ser compreendidos para o entendimento das informações.

Nesse texto, estão explicitados dois importantes conceitos elementares para a compreensão das informações dadas: o de campo elétrico e o de corrente elétrica.

Assinale a alternativa que corretamente conceitua campo elétrico.

Texto III. Nuvens, relâmpagos e trovões talvez estejam entre os primeiros fenômenos naturais observados pelos humanos pré-históricos. [...]. A teoria precipitativa é capaz de explicar convenientemente os aspectos básicos da eletrificação das nuvens, por meio de dois processos [...]. No primeiro deles, a existência do campo elétrico atmosférico dirigido para baixo [...] Os relâmpagos são descargas de curta duração, com correntes elétricas intensas, que se propagam por distâncias da ordem de quilômetros [...].

Fonte: Fernandes, W. A.; Pinto Jr., O.; Pinto, I. R. C. A. Eletricidade e poluição no ar. Ciência Hoje, v. 42, n. 252, set. 2008, p. 18.

Em relação à corrente elétrica, considere as afirmativas a seguir.

I. A corrente elétrica é uma grandeza vetorial, definida como a razão entre a variação da quantidade de carga elétrica que flui em um meio em um intervalo de tempo.
II. A corrente elétrica convencional descreve o fluxo de cargas elétricas positivas.
III. Os elétrons fluem no interior dos metais com a velocidade da luz.
IV. O campo elétrico é o responsável por fazer cargas elétricas se movimentarem em um circuito elétrico.

Assinale a alternativa correta.

Alguns carros modernos usam motores de alta compressão, que exigem uma potência de partida muito grande, que só um motor elétrico pode desenvolver. Em geral, uma bateria de 12 volts é usada para acionar o motor de arranque.

Supondo que esse motor consuma uma corrente de 400 ampères, a potência necessária para ligar o motor é:

Texto IV. Apesar dos efeitos que embaralharam o Universo durante a grande oscilação, os físicos podem fazer algumas suposições razoáveis sobre o que havia antes. [...] Para visualizar este efeito imagine uma bexiga que ao esvaziar, em vez de chegar a um estado de repouso na forma de um objeto amorfo de borracha, preserve sua energia e impulso. [...] Portanto, assim que o balão atinge o seu tamanho mínimo, ele vira pelo avesso e começa a crescer novamente. O que era antes o exterior da bexiga torna-se seu interior e vice-versa. [...]. (BOJOWALD, M. Relato de um Universo Oscilante. Scientific American Brasil, nov. 2008, p. 35.)

Considerando o contexto apresentado no artigo, assinale a alternativa que indica como deverá aparecer escrita a palavra UNIVERSO no interior da bexiga IV.

A faixa de radiação eletromagnética perceptível dos seres humanos está compreendida entre o intervalo de $400\ \text{nm}$ a $700\ \text{nm}$.

Considere as afirmativas a seguir.

I. A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos.
II. Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo nenhuma onda eletromagnética.
III. A frequência de uma determinada cor (radiação eletromagnética) é sempre a mesma.
IV. A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha.

Assinale a alternativa correta.

A base do funcionamento de muitos eletrodomésticos está na rotação inerente aos motores elétricos. Tal movimento é facilmente constatado em ventiladores ou liquidificadores, mas também está presente em outros mecanismos, não percebidos cotidianamente, tal como, por exemplo, aquele que movimenta os vidros elétricos. De fato, o rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque (momento) geralmente é produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre os pólos magnéticos do rotor e aqueles do estator (parte fixa). Forças de atração ou de repulsão, desenvolvidas entre estator e rotor, “puxam” ou “empurram” os pólos móveis do rotor, produzindo torques, que fazem o rotor girar, até que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor zero, quando o rotor passa a girar com velocidade angular constante.

Considere uma bobina circular de raio igual a $5\times10^{-2}\ \text{m}$, com 200 voltas de fio de cobre, conduzindo uma corrente elétrica de $2\ \text{A}$, no sentido anti-horário.

Ao ser colocada perpendicularmente ao campo magnético uniforme de intensidade igual a $3\ \text{T}$, os valores do módulo do momento magnético e do torque sobre a bobina serão, respectivamente,

Orgulho da engenharia brasileira, a usina hidrelétrica de Itaipu tem capacidade instalada de 14.000 megawatts (MW), com 20 unidades geradoras de eletricidade. Dezoito unidades geradoras permanecem funcionando o tempo todo, enquanto duas permanecem em manutenção. Cada unidade geradora fornece uma potência elétrica nominal de $700\ \text{MW}$, a partir de um desnível de água aproximado de $200\ \text{m}$. No complexo, construído no Rio Paraná, as águas da represa passam em cada turbina com vazão de $350\ \text{m}^3/\text{s}$.

Supondo que não haja nenhum tipo de perda no processo de transmissão de energia elétrica, que o consumo domiciliar máximo seja de $4\ \text{kWh}$ e, ainda, que toda a energia seja usada exclusivamente para o consumo domiciliar, quantos domicílios podem ser atendidos por uma única turbina em operação durante uma hora de consumo domiciliar máximo?

Dados: densidade da água = $10^3\ \text{kg/m}^3$; $1\ \text{kWh}=3{,}6\times10^6\ \text{J}$; $1\ \text{MW}=10^6\ \text{W}$; $1\ \text{W}=1\ \text{J/s}$.