UEL 2013 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Estadual de Londrina
Prova de Conhecimentos Gerais — 11/11/2012 · Gabarito da prova.
Instituição UEL
Vestibular UEL 2013 — 1ª fase
Prova 60 questões objetivas de Conhecimentos Gerais (5 alternativas) — 11/11/2012; gabarito da UEL
Física Questões 21, 22, 23, 33, 53 e 54
Q21
Trabalho e Energia — Trabalho da força resultante — Lançamento de um foguete
O Brasil prepara-se para construir e lançar um satélite geoestacionário que vai levar banda larga a todos os municípios do país. Além de comunicações estratégicas para as Forças Armadas, o satélite possibilitará o acesso à banda larga mais barata a todos os municípios brasileiros. (Adaptado de: BERLINCK, D. O Globo, Economia, mar. 2012.)
Suponha que o conjunto formado pelo satélite e pelo foguete lançador possua massa de $1{,}0\cdot10^{3}$ toneladas e seja impulsionado por uma força propulsora de aproximadamente $5{,}0\cdot10^{7}$ N, sendo o sentido de lançamento desse foguete perpendicular ao solo. Desconsiderando a resistência do ar e a perda de massa devido à queima de combustível, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o trabalho realizado, em joules, pela força resultante aplicada ao conjunto nos primeiros 2,0 km de sua decolagem. Considere a aceleração da gravidade $g=10{,}0$ m/s² em todo o percurso descrito.
A)$4{,}0\cdot10^{7}$ J
B)$8{,}0\cdot10^{7}$ J
C)$4{,}0\cdot10^{10}$ J
D)$8{,}0\cdot10^{10}$ J
E)$10{,}0\cdot10^{10}$ J
Gabarito
D
Resolução
A massa é $1{,}0\cdot10^{3}$ t $=1{,}0\cdot10^{6}$ kg e o peso é $P=mg=1{,}0\cdot10^{7}$ N.
A força resultante na vertical é $F_R=F-P=5{,}0\cdot10^{7}-1{,}0\cdot10^{7}=4{,}0\cdot10^{7}$ N.
O trabalho em $d=2{,}0$ km $=2{,}0\cdot10^{3}$ m é $W=F_R\,d=4{,}0\cdot10^{7}\cdot2{,}0\cdot10^{3}=8{,}0\cdot10^{10}$ J.
Q22
Gravitação — Movimento circular — Satélite geoestacionário
A posição média de um satélite geoestacionário em relação à superfície terrestre se mantém devido à
A)sua velocidade angular ser igual à velocidade angular da superfície terrestre.
B)sua velocidade tangencial ser igual à velocidade tangencial da superfície terrestre.
C)sua aceleração centrípeta ser proporcional ao cubo da velocidade tangencial do satélite.
D)força gravitacional terrestre ser igual à velocidade angular do satélite.
E)força gravitacional terrestre ser nula no espaço, local em que a atmosfera é rarefeita.
Gabarito
A
Resolução
Um satélite geoestacionário fica sempre sobre o mesmo ponto do equador. Para isso, sua órbita é circular, equatorial, e seu período é igual ao da rotação da Terra, 24 h. Portanto, sua velocidade angular $\omega=\dfrac{2\pi}{T}$ é igual à da superfície terrestre.
As velocidades tangenciais $v=\omega r$ diferem, pois o satélite orbita a um raio muito maior. A aceleração centrípeta é $a_c=\dfrac{v^2}{r}$ (proporcional ao quadrado de $v$), a força gravitacional é uma força, e não uma velocidade angular, e não é nula no espaço: ela é a própria força centrípeta da órbita.
Q23
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Equação fundamental e velocidade da luz
Suponha que as ondas geradas pelo satélite geoestacionário possuam uma frequência constante de $1{,}0\cdot10^{8}$ Hz e demorem $1{,}1\cdot10^{-1}$ s para percorrer a distância de $3{,}3\cdot10^{7}$ m entre o emissor e uma antena receptora.
Com relação às ondas emitidas, considere as afirmativas a seguir.
I. Sua velocidade é de $3{,}0\cdot10^{8}$ m/s. II. Sua velocidade é diretamente proporcional ao seu comprimento de onda. III. Sua velocidade é inversamente proporcional à sua frequência. IV. Seu comprimento de onda é de $3{,}0\cdot10^{-3}$ m.
Assinale a alternativa correta.
A)Somente as afirmativas I e II são corretas.
B)Somente as afirmativas I e IV são corretas.
C)Somente as afirmativas III e IV são corretas.
D)Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
E)Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
II: pela equação fundamental, $v=\lambda f$. Com a frequência $f$ constante, $v$ é diretamente proporcional a $\lambda$: verdadeira.
III: $v$ só seria inversamente proporcional a $f$ se $\lambda$ fosse constante, o que não é dado. Aqui $f$ é fixa, e a afirmativa é falsa.
IV: $\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{3{,}0\cdot10^{8}}{1{,}0\cdot10^{8}}=3{,}0$ m, e não $3{,}0\cdot10^{-3}$ m: falsa.
Q33
Propagação do Calor — Condução — Cooler de computador
O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura 10, a seguir.
A)O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação.
B)O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção.
C)O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução.
D)O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação.
E)O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.
Gabarito
C
Resolução
Sobre o processador, que esquenta durante o uso, o calor flui do corpo mais quente para o mais frio: do processador para as placas e, delas, para o ar. Não existe “frio” transmitido; o que se transmite é calor.
Entre o processador e as placas, que estão em contato direto, a propagação é por condução. Das placas para o ar, o ventilador faz o ar circular, e há convecção forçada. A radiação é secundária nesse arranjo.
Q53
Física Nuclear — Radioatividade — Datação por carbono 14 do Santo Sudário
Leia o texto a seguir.
A autenticidade do Santo Sudário, manto considerado sagrado pelos católicos, foi, muitas vezes, posta em dúvida. Recentemente, alguns estudos de laboratório parecem fornecer evidências de que a imagem no lençol não passava de uma fabricação feita para iludir os crentes ainda na Idade Média. Em 1988, pesquisadores tiveram acesso a retalhos do tecido e os submeteram ao exame de Carbono-14, constatando que o Santo Sudário foi criado entre 1260 e 1390. O Carbono-14 ($^{14}_{6}$C) é um isótopo radioativo presente em todos os seres vivos e, enquanto existir vida, a taxa de $^{14}_{6}$C permanece constante. Após a morte, a quantidade de $^{14}_{6}$C tende a diminuir pela metade a cada 5600 anos, pois ocorre a desintegração $^{14}_{6}$C → $^{14}_{7}$N + $^{0}_{-1}\beta$. (Adaptado de: Veja, Editora Abril, 2263.ed., ano 45, n.14, 4 abr. 2012.)
Em relação ao processo de datação por meio do exame de Carbono-14, assinale a alternativa correta.
A)O nitrogênio $^{14}_{7}$N proveniente da desintegração do $^{14}_{6}$C, presente no tecido, é um isóbaro do $^{14}_{6}$C e possui 7 prótons e 7 nêutrons.
B)Na emissão de partículas $^{0}_{-1}\beta$ após 10 ciclos de meia-vida, a massa de $^{14}_{6}$C permanece a mesma, portanto é inútil medir a massa do tecido como prova da sua idade.
C)A massa atômica do $^{14}_{6}$C é a mesma do $^{12}_{6}$C, no entanto o átomo de $^{14}_{6}$C faz duas ligações covalentes simples com átomos de hidrogênio, o que permite sua identificação no tecido.
D)Decorridos 750 anos, a amostra radioativa de $^{14}_{6}$C no tecido teve sua massa reduzida a 25% da inicial. Logo, transcorreram-se 4 períodos de meia-vida.
E)Se um contador Geiger acusa 12% do segundo período de meia-vida do $^{14}_{6}$C presente no tecido, conclui-se que sua idade é de aproximadamente 660 anos.
Gabarito
A
Resolução
Isóbaros são átomos com o mesmo número de massa $A$. $^{14}_{7}$N e $^{14}_{6}$C têm $A=14$: são isóbaros. O nitrogênio tem $Z=7$ prótons e $14-7=7$ nêutrons.
Os demais itens falham: a massa de $^{14}$C diminui a cada meia-vida, e é isso que permite a datação; $^{14}$C e $^{12}$C têm massas diferentes; 25% restantes correspondem a 2 meias-vidas, e não a 4, e 750 anos não é um múltiplo de 5600; e o último item tem valores incoerentes com a meia-vida de 5600 anos.
Q54
Eletrodinâmica — Potência e energia elétrica — Lâmpada fluorescente e de LED
As lâmpadas de LED (Light Emissor Diode) estão substituindo progressivamente as lâmpadas fluorescentes e representam um avanço tecnológico nas formas de conversão de energia elétrica em luz. A tabela, a seguir, compara as características dessas lâmpadas.
Características
Fluorescente
LED
Potência média (W)
9
8
Tempo médio de duração (horas)
6000
25000
Tensão nominal (Volts)
110
220
Fluxo luminoso (lm)
490
450
Com relação à eficácia luminosa, que representa a relação entre o fluxo luminoso e a potência do dispositivo, Lumen por Watt (lm/W), considere as afirmativas a seguir.
I. A troca da lâmpada fluorescente pela de LED ocasionará economia de 80% de energia. II. A eficácia luminosa da lâmpada de LED é de 56,25 lm/W. III. A razão entre as correntes elétricas que passam pela lâmpada fluorescente e pela lâmpada de LED, nessa ordem, é de 2,25. IV. O consumo de energia elétrica de uma lâmpada de LED durante o seu tempo médio de duração é de 200 kWh.
Assinale a alternativa correta.
A)Somente as afirmativas I e II são corretas.
B)Somente as afirmativas I e IV são corretas.
C)Somente as afirmativas III e IV são corretas.
D)Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
E)Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
Gabarito
E
Resolução
I: a economia de potência é $\dfrac{9-8}{9}\approx11\%$, e não 80%: falsa.
III: com $P=iU$, $i=\dfrac PU$. Fluorescente: $\dfrac{9}{110}$ A; LED: $\dfrac{8}{220}$ A. A razão é $\dfrac{9/110}{8/220}=\dfrac{9\cdot220}{8\cdot110}=2{,}25$: verdadeira.
