Universidade Estadual de Maringá · Processo de Avaliação Seriada
Questões de Física — Q01, Q04, Q14, Q15, Q18, Q19 e Q20 · gabarito e resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
PAS UEM 2010 · 2ª Etapa · Caderno Gabarito 1 · 40 questões objetivas · duração total de 5 horas.
Física selecionada: Q01, Q04, Q14, Q15, Q18, Q19 e Q20
Sistema UEM: soma das proposições corretas 01, 02, 04, 08 e 16
Questões dependentes de conhecimentos específicos de Química foram excluídas deste recorte.
Q01
Termologia — Calorimetria
Uma pessoa com massa de 60 kg, em estado febril a uma temperatura de 38 ºC, resolve ingerir 300 ml de água a 4 ºC e verificar se sua temperatura diminui. Considerando que ocorra troca de calor apenas entre a água e o corpo da pessoa, cujo calor específico pode ser considerado como igual ao da água (1 cal/gºC), assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
01)A temperatura do corpo aumenta em 0,1 ºC.
02)Usando um termômetro clínico, com a menor leitura de 0,1 ºC, é possível detectar a variação de temperatura da pessoa.
04)A quantidade de calor liberada devido à variação da temperatura do corpo da pessoa é de 1.800 cal.
08)Após ingestão dessa quantidade de água, a energia interna do corpo diminui.
16)Não há troca de calor entre a água ingerida e o corpo da pessoa.
Gabarito
10
Resolução
No equilíbrio térmico:
$$60000(38-T)+300(4-T)=0.$$
Daí, $T\approx37{,}83^\circ\text{C}$, de modo que a temperatura corporal diminui cerca de $0{,}17^\circ\text{C}$.
01) Incorreta. A temperatura diminui.
02) Correta. A variação é superior à menor divisão de $0{,}1^\circ\text{C}$.
04) Incorreta. O calor cedido pelo corpo é da ordem de $1{,}0\times10^4\text{ cal}$.
08) Correta. O corpo cede energia à água.
16) Incorreta. Há troca de calor enquanto existir diferença de temperatura.
Resposta: $02+08=10$.
Q04
Ondulatória — Luz e som
Considerando a luz, o som e o sistema sensorial dos animais e dos humanos, assinale o que for correto.
01)A luz e o som se comportam como partículas e se propagam pelo ar na forma de ondas eletromagnéticas.
02)A vibração do ar causada pelas ondas sonoras provoca vibrações na membrana timpânica, movimentando pequenos ossos da orelha média, os quais atuam como amplificadores e transmissores do som.
04)Os cones, presentes na retina do olho, são células sensíveis aos comprimentos de onda da luz visível e permitem a distinção das cores.
08)Os artrópodos não distinguem estímulos luminosos, portanto não têm visão das cores.
16)Os anfíbios, as aves e os mamíferos apresentam boa capacidade de percepção pela visão e pela audição de sons propagados no ar.
Gabarito
22
Resolução
01) Incorreta. O som é uma onda mecânica e necessita de meio material para se propagar.
02) Correta. O som provoca vibração do tímpano e transmissão mecânica pelos ossículos.
04) Correta. Os cones são fotorreceptores associados à percepção das cores.
08) Incorreta. A afirmação é generalizante e falsa.
16) Correta. Esses grupos apresentam sistemas sensoriais capazes de detectar luz e sons propagados no ar.
Resposta: $02+04+16=22$.
Q14
MHS — Sistema massa-mola
Como o peso aparente de um astronauta em órbita é nulo, sua massa em órbita não pode ser determinada através de uma balança. Então, um astronauta se prendeu à extremidade inferior de uma mola, de constante elástica conhecida, fixada no teto da nave e seu colega deu um empurrãozinho para baixo. Assim, medindo-se o período de oscilação do astronauta, é possível conhecer a sua massa. Sobre esse experimento, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Use $\pi=\sqrt{10}$.
01)Conhecendo-se a amplitude da oscilação, é possível determinar a massa do astronauta.
02)Quanto maior a massa do astronauta, menor a frequência com que ele oscilará.
04)A massa do astronauta é diretamente proporcional ao período de sua oscilação.
08)Usando uma mola de constante elástica 20 N/m e período de oscilação de 12,5 s, a massa do astronauta foi determinada como sendo aproximadamente 78 kg.
16)A posição do astronauta pode ser expressa em função do tempo por $x(t)=A\cos(\omega t+\phi)$, em que $A$ é a amplitude do movimento, $\phi$ uma constante dependendo da posição inicial do astronauta e $\omega=\dfrac{2\pi}{T}$, em que $T$ é o período de oscilação.
Gabarito
26
Resolução
Para o sistema massa-mola, $T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$.
01) Incorreta. O período independe da amplitude, no regime de MHS ideal.
02) Correta. Como $f=1/T$, o aumento de $m$ aumenta $T$ e diminui $f$.
04) Incorreta. $m\propto T^2$, e não $m\propto T$.
Um feixe luminoso atravessa a superfície de separação entre dois meios de propagação. Considerando a figura abaixo e a lei de Snell:
$$n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2,$$
assinale o que for correto.
Figura da Q15 — usar o arquivo: img/2010/2010-etapa2-q15.webp
01)A velocidade de propagação do feixe luminoso no meio 2 é maior do que no meio 1.
02)O seno do ângulo $\theta_1$ é inversamente proporcional à densidade do meio 1.
04)Considere que o meio 1 seja o ar, e o meio 2, a água em uma piscina. Um objeto no fundo dessa piscina é observado por uma pessoa parada na borda que tem a impressão de que a profundidade do objeto é menor do que sua profundidade real. Isto acontece devido à refração da luz.
08)Se o feixe luminoso for de luz branca, $\theta_2$ é maior para a luz vermelha e menor para a luz violeta.
16)Se o ângulo $\theta_1$ for aumentado até um valor limite, o feixe luminoso deixará de atravessar a superfície de separação, ou seja, o feixe será refletido.
Gabarito
12
Resolução
01) Incorreta. Pela figura, o raio aproxima-se da normal ao entrar no meio 2, indicando maior índice de refração e menor velocidade nesse meio.
02) Incorreta. A lei de Snell relaciona os senos dos ângulos aos índices de refração, não diretamente à densidade de massa do meio.
04) Correta. A refração na interface água-ar produz profundidade aparente menor que a real.
08) Correta. Na dispersão normal, o índice para a luz violeta é maior; por isso, ela se aproxima mais da normal que a vermelha.
16) Incorreta. A reflexão total exige propagação do meio de maior índice para o de menor índice, condição incompatível com a situação representada.
Resposta: $04+08=12$.
Q18
Termodinâmica — Equivalente mecânico do calor
Nos primórdios da termodinâmica, Julius Robert Meyer estava empenhado na determinação do equivalente mecânico do calor. Em certo momento, ele afirmou que essa equivalência seria como soltar a mesma massa de água de uma altura de 400 m. Desconsiderando a resistência do ar e usando $g=10\text{ m/s}^2$, assinale o que for correto.
01)O valor que Meyer determinou para o equivalente mecânico do calor foi 1,0 cal = 4000 J.
02)O desvio percentual entre o valor determinado por Meyer e aquele aceito hoje é de aproximadamente 4,5%.
04)Calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude, unicamente, da igualdade de temperatura entre eles.
08)A caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºC a temperatura de 1 g de água.
16)A energia potencial de uma massa de água de 5 kg caindo de 400 m de altura é suficiente para aquecer essa massa em 5 ºC.
Gabarito
10
Resolução
Para uma mesma massa de água e elevação de $1^\circ\text{C}$, $mgh=mc\Delta T$, portanto $c=gh=4000\text{ J/kg}^\circ\text{C}=4{,}0\text{ J/g}^\circ\text{C}$.
01) Incorreta. O valor obtido é aproximadamente $1\text{ cal}=4\text{ J}$, não 4000 J.
02) Correta. Comparando 4,0 J/cal com aproximadamente 4,18 J/cal, o desvio é da ordem de 4,5%.
04) Incorreta. Calor é energia transferida em razão de diferença de temperatura.
08) Correta. É a definição tradicional de caloria.
16) Incorreta. A energia potencial disponível é insuficiente para elevar em $5^\circ\text{C}$ a temperatura de 5 kg de água.
Resposta: $02+08=10$.
Q19
Ondulatória e MHS
Assinale o que for correto considerando as unidades de medida no sistema internacional (SI) e as seguintes equações:
$$x(t)=A\cos(\omega t+\phi)$$
e
$$v(t)=-A\omega\sin(\omega t+\phi).$$
01)Uma partícula oscila segundo uma força elástica, realizando um movimento harmônico simples. A posição da partícula em função do tempo é representada pela função $x(t)=10\cos\left(5t+\dfrac{\pi}{6}\right)$. Dessa forma, a velocidade da partícula em função do tempo é $v(t)=-2\sin\left(5t+\dfrac{\pi}{6}\right)$.
02)Uma onda com uma frequência de 10 Hz propaga-se em uma corda e percorre uma distância de 30 m em 5 s. O comprimento de onda dessa onda é 60 cm.
04)Um telefone celular recebe e envia ligações através de ondas eletromagnéticas. Uma forma de impedir que tal aparelho receba ou envie ligações é emitir, através de uma antena, outra onda eletromagnética de mesma frequência. Para que esse impedimento ocorra, deve haver uma interferência construtiva entre as ondas.
08)Baseado em termos fisicamente corretos e considerando que o ouvido humano percebe ondas sonoras no intervalo entre 20 Hz e 20.000 Hz, o som de uma buzina que emite uma onda sonora de 200 Hz é muito alto.
16)Uma onda que se propaga em um meio elástico é descrita pela equação $x(t)=0{,}5\cos\left(\dfrac{\pi}{4}t+\dfrac{\pi}{2}\right)$. Portanto, essa onda possui amplitude de 0,5 m e frequência $\dfrac18$ Hz.
Gabarito
18
Resolução
01) Incorreta. Derivando a posição fornecida, resulta $v(t)=-50\sin\left(5t+\dfrac{\pi}{6}\right)$, e não a expressão apresentada.
02) Correta. $v=30/5=6\text{ m/s}$ e $\lambda=v/f=6/10=0{,}6\text{ m}=60\text{ cm}$.
04) Incorreta. Para cancelamento, a interferência deve ser destrutiva.
08) Incorreta. A frequência determina a altura do som, enquanto “muito alto” no sentido de intensidade depende da amplitude/intensidade sonora.
16) Correta. $\omega=\pi/4$, então $f=\omega/(2\pi)=1/8\text{ Hz}$.
Resposta: $02+16=18$.
Q20
Termologia — Termometria e calor específico
Os termômetros de mercúrio utilizam o princípio de que, com o aumento da temperatura, o mercúrio sofre dilatação. Assim, sua altura, em um tubo de área de seção transversal constante, é usada para indicar a temperatura ambiente. Sabendo que a quantidade de calor (em calorias) absorvida por um corpo, que não sofre mudança de estado, é dada por
$$Q=m\,c\,\Delta\theta,$$
onde $m$ é a massa do corpo (em gramas), $c$ é o calor específico desse corpo (em cal/g ºC) e $\Delta\theta$ é a variação de temperatura que o corpo sofre (em ºC), assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
01)Levando-se em conta que uma variação de 5 ºC corresponde a uma variação de 9 ºF, o valor numérico do calor específico de um corpo em cal/g ºC corresponde a $5/9$ do seu valor em cal/g ºF.
02)Se a espessura da parede do tubo contendo mercúrio é aumentada, maior é o tempo necessário para que o mercúrio entre em equilíbrio térmico com o ambiente.
04)A graduação equidistante dos termômetros de mercúrio sugere uma relação de proporção direta entre a dilatação linear do mercúrio e a variação de temperatura.
08)Sabe-se que 0 ºC corresponde a 32 ºF. Se a temperatura de um corpo, inicialmente a 25 ºC, sofre um aumento de 10%, em graus Celsius, esse aumento também será de 10%, se considerarmos a temperatura em graus Fahrenheit.
16)Considere que o calor específico de uma mistura homogênea é a média ponderada, com relação às massas dos componentes da mistura. Numa mistura de 100 g de um material A, de calor específico 1 cal/g ºC, e de 150 g de um material B, de calor específico 0,5 cal/g ºC, o calor específico da mistura será de 0,9 cal/g ºC.
Gabarito
02
Resolução
01) Incorreta. Como $\Delta T_F=\frac95\Delta T_C$, segue que $c_F=\frac59c_C$ e, portanto, $c_C=\frac95c_F$.
02) Correta. O aumento da espessura dificulta a transferência térmica e aumenta o tempo de resposta.
04) Incorreta. O mercúrio é líquido; sua dilatação é volumétrica. A altura da coluna é usada como grandeza termométrica.
08) Incorreta. As escalas Celsius e Fahrenheit possuem relação afim, não proporcional em valores absolutos.