UEL 2017 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Estadual de Londrina
Prova de Conhecimentos Gerais — 23/10/2016 · Gabarito oficial.
Instituição UEL
Vestibular UEL 2017 — 1ª fase
Prova 60 questões objetivas de Conhecimentos Gerais (5 alternativas) — 23/10/2016; gabarito oficial da UEL
Física Questões 11, 13, 15, 18 e 39 (a questão 12, de Física, foi anulada pela banca)
Q11
Termodinâmica — Ciclos termodinâmicos — Diagrama P×V do motor a gasolina
Atualmente, os combustíveis mais utilizados para o abastecimento dos carros de passeio, no Brasil, são o etanol e a gasolina. Essa utilização somente é possível porque os motores desses automóveis funcionam em ciclos termodinâmicos, recebendo combustível e convertendo-o em trabalho útil.
Com base nos conhecimentos sobre ciclos termodinâmicos, assinale a alternativa que apresenta corretamente o diagrama da pressão ($P$) versus volume ($V$) de um motor a gasolina.
A)Alternativa a), conforme o diagrama da figura.
B)Alternativa b), conforme o diagrama da figura.
C)Alternativa c), conforme o diagrama da figura.
D)Alternativa d), conforme o diagrama da figura.
E)Alternativa e), conforme o diagrama da figura.
Gabarito
B
Resolução
O motor a gasolina funciona segundo o ciclo Otto, formado por duas adiabáticas (compressão e expansão) e duas isocóricas (a explosão, com aumento brusco de pressão a volume constante, e a abertura da válvula de escape, com queda de pressão também a volume constante). Há ainda, na parte inferior, o segmento isobárico de admissão e exaustão.
Os diagramas a), d) e e) não têm esse segmento de admissão e exaustão: a) é o ciclo de Carnot e e) é o de Carnot invertido (sentido anti-horário); d) é parecido com o de Stirling. O diagrama c) tem uma isobárica no topo, característica do ciclo diesel, em que o combustível é injetado no ar já comprimido e queima a pressão aproximadamente constante.
O ciclo Otto aparece apenas no diagrama que reúne as duas adiabáticas, as duas isocóricas e o segmento de admissão e exaustão.
Q13
Física Moderna — Efeito fotoelétrico — Frequência de corte
Considere que as lâmpadas descritas na charge emitem luz amarela que incide na superfície de uma placa metálica colocada próxima a elas.
Com base nos conhecimentos sobre o efeito fotoelétrico, assinale a alternativa correta.
A)A quantidade de energia absorvida por um elétron que escapa da superfície metálica é denominada de fótons e tem o mesmo valor para qualquer metal.
B)Se a intensidade luminosa for alta e a frequência da luz incidente for menor que a frequência-limite, ou de corte, o efeito fotoelétrico deve ocorrer na placa metálica.
C)Se a frequência da luz incidente for menor do que a frequência-limite, ou de corte, nenhum elétron da superfície metálica será emitido.
D)Quando a luz incide sobre a superfície metálica, os núcleos atômicos próximos da superfície absorvem energia suficiente e escapam para o espaço.
E)Quanto maior for a função trabalho da superfície metálica, menor deverá ser a frequência-limite, ou de corte, necessária para a emissão de elétrons.
Gabarito
C
Resolução
No efeito fotoelétrico, cada fóton de energia $E=hf$ cede sua energia a um único elétron. O elétron só escapa se $hf\ge\phi$, em que $\phi$ é a função trabalho do metal. A frequência-limite é $f_0=\dfrac{\phi}{h}$.
Se $f\lt f_0$, nenhum fóton tem energia suficiente, e nenhum elétron sai, por mais intensa que seja a luz: a intensidade aumenta o número de fótons, e não a energia de cada um. Por isso a emissão não ocorre abaixo da frequência de corte.
Os demais itens falham: fóton é o quantum de luz, e a energia que o elétron precisa depende do metal; os núcleos permanecem presos à rede cristalina; e, como $f_0=\phi/h$, uma função trabalho maior exige frequência-limite maior, e não menor.
Q15
Propagação do Calor — Condução — Luvas de amianto e cuia de cristal
Com base na charge e nos conceitos da termodinâmica, é correto afirmar que as luvas de amianto são utilizadas porque a condutividade térmica
A)da cuia de cristal é menor que a do líquido.
B)da cuia de cristal e a do amianto são iguais.
C)do amianto é menor que a da cuia de cristal.
D)do amianto é maior que a da cuia de cristal.
E)do amianto é maior que a do líquido.
Gabarito
C
Resolução
A cuia de cristal esquenta ao receber o líquido quente e passa o calor para a mão por condução. Para proteger a mão, é preciso interpor um material que conduza mal o calor, isto é, de baixa condutividade térmica, como o amianto.
Assim, a condutividade do amianto é menor que a do cristal (próxima à do vidro) e também menor que a do líquido. Se fosse igual ou maior, as luvas não protegeriam as mãos.
Q18
Gravitação — Massa e peso — Garfield e a balança
Com base no diálogo entre Jon e Garfield, expresso na tirinha, e nas Leis de Newton para a gravitação universal, assinale a alternativa correta.
A)Jon quis dizer que Garfield precisa perder massa e não peso, ou seja, Jon tem a mesma ideia de um comerciante que usa uma balança comum.
B)Jon sabe que, quando Garfield sobe em uma balança, ela mede exatamente sua massa com intensidade definida em quilograma-força.
C)Jon percebeu a intenção de Garfield, mas sabe que, devido à constante de gravitação universal “g”, o peso do gato será o mesmo em qualquer planeta.
D)Quando Garfield sobe em uma balança, ela mede exatamente seu peso aparente, visto que o ar funciona como um fluido hidrostático.
E)Garfield sabe que, se ele for a um planeta cuja gravidade seja menor, o peso será menor, pois nesse planeta a massa aferida será menor.
Gabarito
A
Resolução
Massa e peso são grandezas diferentes: a massa $m$ mede a quantidade de matéria e é a mesma em qualquer lugar, enquanto o peso é a força gravitacional, $P=m\,g$, e varia com a aceleração da gravidade local.
Garfield quer perder “peso” indo a um planeta de gravidade menor, mas a massa dele não muda; Jon quer que ele perca massa, como o comerciante que usa a balança comum, que na prática compara massas. A unidade quilograma-força é de força, e não de massa; “$g$” é a aceleração da gravidade, e não a constante $G$; e o peso muda de planeta para planeta, porque $g$ muda.
Q39
Física Moderna — Relatividade restrita — Dilatação do tempo
A questão do tempo sempre foi abordada por filósofos, como Kant. Na física, os resultados obtidos por Einstein sobre a ideia da “dilatação do tempo” explicam situações cotidianas, como, por exemplo, o uso de GPS.
Com base nos conhecimentos sobre a Teoria da Relatividade de Einstein, assinale a alternativa correta.
A)O intervalo de tempo medido em um referencial em que se empregam dois cronômetros e dois observadores é menor do que o intervalo de tempo próprio no referencial em que a medida é feita por um único observador com um único cronômetro.
B)Considerando uma nave que se movimenta próximo à velocidade da luz, o tripulante verifica que, chegando ao seu destino, o seu relógio está adiantado em relação ao relógio da estação espacial da qual ele partiu.
C)As leis da Física são diferentes para dois observadores posicionados em sistemas de referência inerciais, que se deslocam com velocidade média constante.
D)A dilatação do tempo é uma consequência direta do princípio da constância da velocidade da luz e da cinemática elementar.
E)A velocidade da luz no vácuo tem valores diferentes para observadores em referenciais privilegiados.
Gabarito
D
Resolução
Os postulados da relatividade restrita dizem que as leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais e que a velocidade da luz no vácuo, $c$, é a mesma para todos os observadores. Isso elimina as afirmações de leis diferentes ou de $c$ diferente.
Do postulado de $c$ constante, combinado com a cinemática elementar (distância = velocidade × tempo, no famoso relógio de luz), resulta a dilatação do tempo: $\Delta t=\dfrac{\Delta t_0}{\sqrt{1-v^2/c^2}}$. O tempo medido por dois observadores com dois relógios é maior que o tempo próprio, medido por um único relógio, e o relógio do tripulante em movimento fica atrasado, e não adiantado.
