Física · 1ª fase (Conhecimentos Gerais, objetiva) · 14/11/2010 · Respostas e resoluções comentadas.
Dados da prova
UEL — Vestibular 2011 · ingresso em 2011.
1ª fase — Conhecimentos Gerais (CG): prova objetiva de 60 questões aplicada em 14/11/2010. Física: questões 30, 42, 47, 49, 50, 51, 57 e 60, com enunciados e gabaritos oficiais preservados.
A 2ª fase (Conhecimentos Específicos, objetiva) está em página própria: use o botão CE. O restante do caderno contém outras disciplinas e não integra esta seção de Física.
Q30
Mecânica — Cinemática — Velocidade média: Sequência fotográfica do cavalo
Suponha que a sequência de imagens apresentada na figura 6 foi obtida com o auxílio de câmeras fotográficas dispostas a cada 1,5 m ao longo da trajetória do cavalo.
Figura 6: (Adaptado de: Eadweard Muybridge. Galloping Horse, 1878.)
Sabendo que a frequência do movimento foi de 0,5 Hz, a velocidade média do cavalo é:
A)3 m/s
B)7,5 m/s
C)10 m/s
D)12,5 m/s
E)15 m/s
Gabarito
B
Resolução
O período do movimento é $T=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{0{,}5}=2\,\mathrm{s}$: é o tempo que o cavalo leva para percorrer toda a sequência fotografada.
Com câmeras separadas de $1{,}5\,\mathrm{m}$, o gabarito oficial toma $10$ intervalos entre a primeira e a última câmera: $\Delta s=10\cdot1{,}5=15\,\mathrm{m}$. Então $v_m=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{15}{2}=7{,}5\,\mathrm{m/s}$.
Observação: a figura mostra 12 imagens, ou seja, 11 intervalos ($16{,}5\,\mathrm{m}$, o que daria $8{,}25\,\mathrm{m/s}$, valor que não consta nas alternativas). A alternativa B é a mais próxima desse resultado e é a indicada pelo gabarito oficial.
Q42
Mecânica — Dinâmica — Terceira lei de Newton: Ação e reação no top spin
“Top Spin” é uma das jogadas do tênis na qual o tenista, usando a raquete, aplica à bola um movimento de rotação (que ocorre em torno do seu próprio eixo) sobreposto ao movimento de translação, conforme esquematizado na figura 11 a seguir:
Figura 11: Representação da jogada top spin
Com base nos conhecimentos de mecânica, e considerando a representação da figura, é correto afirmar que
A)a trajetória do centro de massa da bola pode ser descrita por uma espiral, devido à composição dos movimentos de translação e de rotação.
B)a bola alcançará uma distância maior devido ao seu movimento de rotação.
C)a força que a raquete aplica à bola é a mesma que a bola aplica à raquete, porém em sentido contrário.
D)a energia cinética adquirida no movimento ascendente da bola é transformada em energia potencial no movimento descendente.
E)o torque aplicado à bola pela raquete resulta no seu movimento de translação.
Gabarito
C
Resolução
A) Falsa. O centro de massa descreve (aproximadamente) uma parábola; a rotação em torno do próprio eixo não curva a trajetória do centro de massa em espiral.
B) Falsa. No top spin a rotação faz a bola mergulhar mais cedo, o que, em geral, reduz o alcance.
C) Correta. Pela terceira lei de Newton, ação e reação têm o mesmo módulo, a mesma direção e sentidos opostos, aplicadas em corpos diferentes.
D) Falsa. Na subida a energia cinética se converte em potencial; na descida ocorre o inverso.
E) Falsa. O torque produz a rotação; a translação do centro de massa resulta da força resultante.
Q47
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo: Equação da trajetória no arremesso de peso
Numa prova de arremesso de peso (Fig. 15), considere que a trajetória do objeto é parabólica.
Figura 15: Arremesso de peso
Dados: aceleração da gravidade: $g=10\ \mathrm{m/s^2}$ velocidade inicial: $v_0$ ângulo do arremesso: $\theta$ altura inicial do arremesso: $h$ equação horária do movimento: $s=s_0+v_0t+\frac{1}{2}at^2$
Decompomos o movimento: na horizontal (MU), $x=v_0\cos\theta\,t$; na vertical (MUV), $y=h+v_0\operatorname{sen}\theta\,t-\dfrac{1}{2}gt^2=h+v_0\operatorname{sen}\theta\,t-5t^2$.
Isolando $t=\dfrac{x}{v_0\cos\theta}$ e substituindo: $y=h+\dfrac{\operatorname{sen}\theta}{\cos\theta}\,x-\dfrac{5x^2}{v_0^2\cos^2\theta}$.
Q49
Mecânica — Grandezas e unidades — Escalas de tempo: Tempos de provas esportivas
Analise a tabela a seguir.
Nome da prova
Espaço percorrido (m)
Tempo de prova
Atletismo Corrida
100
9,69 s
Nado livre
50
21,30 s
Atletismo Corrida
1500
4 min 01,63 s
Nado livre
1500
14 min 41,54 s
Volta de Classificação de um carro de Fórmula-1
5200
1 min 29,619 s
De acordo com os dados da tabela e os conhecimentos sobre unidades e escalas de tempo, assinale a alternativa correta.
A)A diferença de tempo entre as provas de 1500 m do nado livre e de 1500 m do atletismo é de dez minutos, quarenta segundos e novecentos e dez milésimos de segundo.
B)O tempo da prova de 50 m do nado livre é de vinte e um segundos e trinta décimos de segundo.
C)O tempo da prova de 1500 m do nado livre é de quatorze minutos, quarenta e um segundos e quinhentos e quarenta centésimos de segundo.
D)A diferença de tempo entre as provas de 100 m do atletismo e a de 50 metros do nado livre é de onze segundos e sessenta e um centésimos de segundo.
E)A volta de classificação da Fórmula-1 é de um minuto, vinte e nove segundos e seiscentos e dezenove centésimos de segundo.
Gabarito
D
Resolução
A) $14{:}41{,}54-4{:}01{,}63=10{:}39{,}91$, isto é, 39 s e 910 milésimos, e não 40 s. Falsa.
B) $21{,}30\ \mathrm{s}$ são 21 s e trinta centésimos (e não “trinta décimos”). Falsa.
C) $41{,}54\ \mathrm{s}$ são 41 s e cinquenta e quatro centésimos (e não “quinhentos e quarenta”). Falsa.
D) $21{,}30-9{,}69=11{,}61\ \mathrm{s}$: onze segundos e sessenta e um centésimos. Correta.
E) $29{,}619\ \mathrm{s}$ são 29 s e seiscentos e dezenove milésimos (e não “centésimos”). Falsa.
Q50
Mecânica — Cinemática — Velocidade média: Nado livre de 1500 m
Analise a tabela a seguir.
Nome da prova
Espaço percorrido (m)
Tempo de prova
Atletismo Corrida
100
9,69 s
Nado livre
50
21,30 s
Atletismo Corrida
1500
4 min 01,63 s
Nado livre
1500
14 min 41,54 s
Volta de Classificação de um carro de Fórmula-1
5200
1 min 29,619 s
Conforme os dados da tabela, assinale a alternativa que apresenta a velocidade média aproximada, em km/h, para a modalidade nado livre 1500 m.
A)3
B)6
C)9
D)12
E)15
Gabarito
B
Resolução
O tempo da prova é $14\ \mathrm{min}\ 41{,}54\ \mathrm{s}=14\cdot60+41{,}54=881{,}54\ \mathrm{s}$.
$v_m=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{1500}{881{,}54}\approx1{,}70\ \mathrm{m/s}$ e, multiplicando por $3{,}6$, $v_m\approx6{,}1\ \mathrm{km/h}$, aproximadamente $6\ \mathrm{km/h}$.
Q51
Física moderna — Física quântica — Laser e sensores: Cronometragem do atletismo
A cronometragem precisa das provas de atletismo envolve vários equipamentos, entre eles, a associação de emissores e sensores de radiação.
De acordo com os conhecimentos de física moderna relacionados com emissores e sensores de radiação, assinale a alternativa correta.
A)Para fins práticos, o sensor detecta instantaneamente o bloqueio da radiação devido à elevada velocidade da luz com relação à do atleta.
B)Os sensores interagem com a radiação por meio do efeito piezoelétrico.
C)Os lasers, utilizados como emissores, caracterizam-se pela absorção simulada da radiação.
D)A intensidade de radiação emitida por um emissor laser é diretamente proporcional à distância que o separa do sensor.
E)A radiação de um emissor laser será detectada se sua energia for metade da energia de excitação do sensor.
Gabarito
A
Resolução
A) Correta. A luz viaja a $c=3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}$, enquanto o atleta, a cerca de $10\ \mathrm{m/s}$, é desprezivelmente lento: o bloqueio do feixe é percebido, na prática, no mesmo instante.
B) Falsa. O efeito piezoelétrico relaciona deformação mecânica e tensão elétrica; sensores de radiação usam, por exemplo, o efeito fotoelétrico.
C) Falsa. O laser baseia-se na emissão estimulada de radiação, não em “absorção simulada”.
D) Falsa. A intensidade do feixe não cresce com a distância ao sensor; se algo, diminui.
E) Falsa. Para excitar o sensor, o fóton precisa ter energia igual ou maior que a energia de excitação ($E=hf$); com a metade, não há detecção.
Q57
Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb: Repulsão eletrostática
O caráter hidrofóbico do poliuretano está associado à força de repulsão eletrostática entre as moléculas do material e as moléculas de água, fenômeno físico que ocorre entre corpos com cargas elétricas de mesmo sinal.
É correto afirmar que a força de repulsão eletrostática
A)tem sentido contrário à força de atração eletrostática entre corpos eletricamente neutros.
B)é maior entre dois corpos com mesma carga elétrica $+Q$ do que entre dois corpos com mesma carga elétrica $-Q$.
C)será duas vezes maior se a distância entre os corpos carregados for reduzida à metade.
D)aumenta com o quadrado da distância entre corpos eletricamente carregados.
E)é diretamente proporcional à quantidade de carga para corpos eletricamente carregados.
Gabarito
E
Resolução
Pela lei de Coulomb, $F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{|q_1q_2|}{r^2}$.
A) Falsa: corpos neutros não trocam força eletrostática. B) Falsa: a força depende de $|q_1q_2|$, então $+Q,+Q$ e $-Q,-Q$ produzem o mesmo módulo. C) Falsa: reduzindo $r$ à metade, $F$ fica $4$ vezes maior. D) Falsa: $F$ diminui com o quadrado da distância.
E) Correta: mantidas a distância e a outra carga, $F$ é diretamente proporcional ao módulo da carga. (Se as duas cargas fossem alteradas juntas, $F$ seria proporcional ao quadrado dela.)
Q60
Mecânica — Cinemática — Aceleração média: Gráfico de velocidade de um carro de F-1
No circuito automobilístico de Spa Francorchamps, na Bélgica, um carro de Fórmula 1 sai da curva Raidillion e, depois de uma longa reta, chega à curva Les Combes.
Figura 19: Circuito automobilístico de Spa Francorchamps
A telemetria da velocidade versus tempo do carro foi registrada e é apresentada no gráfico a seguir.
Qual das alternativas a seguir contém o gráfico que melhor representa a aceleração do carro de F-1 em função deste mesmo intervalo de tempo?
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito
D
Resolução
A aceleração é a inclinação do gráfico $v\times t$: $a=\Delta v/\Delta t$.
De $0$ a $2\ \mathrm{s}$: $a=\dfrac{75-70}{2}=2{,}5\ \mathrm{m/s^2}$. De $2$ a $5\ \mathrm{s}$: $a=\dfrac{90-75}{3}=5\ \mathrm{m/s^2}$. De $5$ a $23\ \mathrm{s}$: velocidade constante, $a=0$. De $23$ a $24\ \mathrm{s}$: $a=\dfrac{50-90}{1}=-40\ \mathrm{m/s^2}$.
O único gráfico com os degraus $2{,}5$, $5$, $0$ e $-40\ \mathrm{m/s^2}$ é o da alternativa D.
