01)Radiações menos energéticas do que a luz, como as ondas de rádio, podem aquecer corpos, mas usualmente não provocam mudanças na estrutura da maioria das moléculas orgânicas.
02)Quando a temperatura do ar aumenta, a velocidade do som também aumenta. Isso ocorre porque, com a temperatura mais elevada, as moléculas do ar, em virtude de sua maior agitação térmica, transmitem mais rapidamente as vibrações da onda sonora de uma partícula para outra.
04)Uma alternativa viável para combater o efeito estufa é reduzir o calor irradiado pela Terra mediante a substituição da produção primária pela industrialização refrigerada.
08)A cor azul do céu é explicada pelo fenômeno de dispersão luminosa.
16)O uso da energia nuclear não tem se mostrado arriscada, pois não polui o ar, como a energia derivada de usinas que queimam carvão e petróleo.
No espalhamento de Rayleigh, comprimentos de onda menores são espalhados mais intensamente.
01) Correta. Ondas de rádio têm menor energia por fóton que luz visível e podem aquecer por absorção; a afirmação usa essa comparação espectral.
02) Correta. Para composição aproximadamente fixa do ar, a velocidade do som aumenta com a temperatura absoluta.
04) Incorreta. A proposta não descreve uma estratégia física de mitigação; reduzir a emissão terrestre de calor não resolve o desequilíbrio energético.
08) Correta. O gabarito aceita o termo dispersão no sentido amplo; a descrição física precisa é espalhamento seletivo da luz solar.
16) Incorreta. O uso nuclear envolve riscos radiológicos e resíduos, mesmo sem emissões atmosféricas típicas da queima de combustíveis.
Soma: 01 + 02 + 08 = 11.
13
Seletor de velocidades
Conhecimentos gerais
Considere um feixe de partículas positivamente carregadas com carga q, as quais se movem horizontalmente da esquerda para a direita em direção a uma pequena abertura. Nas proximidades dessa abertura há um campo elétrico constante $\vec E$ ao longo da direção vertical com sentido apontando de baixo para cima. Na mesma região também há um campo magnético constante $\vec B$ que é simultaneamente perpendicular ao feixe e ao campo $\vec E$. Supondo que o plano que contém o feixe e o campo $\vec E$ é a folha deste papel, o sentido do campo $\vec E$ aponta na direção do topo da folha, e o sentido do campo $\vec B$ aponta na direção do leitor. Sobre a dinâmica do feixe, assinale o que for correto.
01)O campo elétrico $\vec E$ produz uma força sobre as partículas do feixe que aponta na mesma direção e sentido de $\vec E$.
02)O campo magnético $\vec B$ produz uma força sobre as partículas do feixe que aponta na mesma direção do campo $\vec E$, porém em sentido contrário.
04)Os sentidos das forças elétrica e magnética não são alterados caso as partículas do feixe passem a ser negativamente carregadas.
08)Para que o feixe não sofra deflexão e adentre na pequena abertura, o módulo da velocidade das partículas deve ser igual à razão entre as intensidades do campo $\vec E$ e do campo $\vec B$.
16)As intensidades das forças elétrica e magnética aumentam caso o módulo da velocidade das partículas aumente.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
11
Resolução
\[\vec F_E=q\vec E\]
\[\vec F_B=q\vec v\times\vec B\]
Para carga positiva, velocidade para a direita e B saindo da folha dão força magnética para baixo.
\[qE=qvB\]
\[v=E/B\]
01) Correta. A força elétrica sobre carga positiva aponta para cima, no sentido de E.
02) Correta. A força magnética aponta para baixo, oposta à força elétrica.
04) Incorreta. Uma carga negativa inverte os dois sentidos.
08) Correta. A condição de ausência de desvio é v=E/B.
16) Incorreta. Apenas o módulo da força magnética aumenta com v; a força elétrica permanece qE.
Soma: 01 + 02 + 08 = 11.
14
Superposição de ondas de pressão
Conhecimentos gerais
As três funções do tempo $t\geq0$ (em segundos) mostradas a seguir representam ondas de pressão observadas por um sensor no mesmo ponto de um meio elástico:
\[f_1(t)=2\cos(\pi t)\]
\[f_2(t)=2\cos(\pi t+\pi)\]
\[f_3(t)=2\operatorname{sen}(2\pi t)\]
Sobre essas funções e as ondas que elas representam, assinale o que for correto.
01)A pressão resultante das três ondas é nula sempre que o tempo for um número semi-inteiro na forma t= n+ 1/2, em que n é um número natural.
02)A interferência das três ondas resulta em uma onda que é exatamente descrita pela função $f_3$(t).
04)As três ondas são caracterizadas por valores diferentes de amplitudes e por frequências iguais.
08)O domínio das funções que representam as ondas compreende os números reais não negativos, enquanto a imagem corresponde ao intervalo [−2, 2].
16)Ouve-se um toque por segundo se o sensor emitir um pulso sonoro cada vez que o valor absoluto da intensidade resultante das ondas for máximo.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
11
Resolução
\[f_2(t)=-f_1(t)\]
\[f_{res}(t)=2\operatorname{sen}(2\pi t)\]
\[T_{res}=1\ \mathrm{s}\]
\[f_{res}(n+1/2)=0\]
\[|f_{res}|=2\ \Longrightarrow\ t=1/4+n/2\]
01) Correta. Os instantes semi-inteiros fornecem seno nulo.
02) Correta. A soma das duas primeiras funções é identicamente zero.
04) Incorreta. As amplitudes são iguais a 2; as frequências são 0,5 Hz, 0,5 Hz e 1 Hz.
08) Correta. O domínio indicado é $t\geq0$ e cada função atinge todo o intervalo de −2 a 2.
16) Incorreta. O módulo atinge seu máximo a cada meio segundo, produzindo dois toques por segundo.
Soma: 01 + 02 + 08 = 11.
15
Equação de um receptor
Conhecimentos gerais
Um receptor é um aparelho que transforma energia elétrica em outra forma de energia que não seja exclusivamente térmica, por exemplo, um liquidificador. Suponha que a equação de um dado receptor seja U= 10 + 20i, com a tensão (U) medida em volts (V) dada em função da intensidade de corrente (i) medida em ampères (A). Sobre esse receptor, assinale o que for correto.
01)O receptor tem resistência interna 10 ohms (Ω).
02)A força contraeletromotriz é constante.
04)Se i= 0, saber-se-á exatamente quanto de tensão será usada para gerar energia não térmica.
08)Um aumento de corrente conduz a uma diminuição na tensão.
16)Uma tensão de 220V conduz a uma corrente de 10,5A.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
22
Resolução
\[U=\varepsilon\prime+ri\]
\[\varepsilon\prime=10\ \mathrm{V}\]
\[r=20\ \Omega\]
\[i=(220-10)/20=10{,}5\ \mathrm{A}\]
\[P_{util}=\varepsilon\prime i\]
01) Incorreta. A resistência interna é 20 Ω, não 10 Ω.
02) Correta. O termo independente de 10 V é constante no modelo.
04) Correta. O gabarito aceita a leitura do intercepto: U(0)=10 V identifica a força contraeletromotriz. Nesse limite, a potência útil é zero, pois i=0.
08) Incorreta. A inclinação positiva indica que U aumenta com a corrente.
16) Correta. A corrente calculada é 10,5 A.
Soma: 02 + 04 + 16 = 22.
16
Isolamento de fios e polímeros
Conhecimentos gerais
Revestimentos de fios e cabos elétricos protegem a fiação de curtos-circuitos e choques elétricos nas pessoas que os manipulam. A partir dessas informações, assinale o que for correto.
01)Os materiais que revestem os fios têm alta resistividade elétrica.
02)Os materiais que revestem os fios permitem livremente a passagem de elétrons provenientes do material condutor interno.
04)Os plásticos que revestem os fios são compostos de moléculas de cadeias muito longas e atuam como fios, por isso são bons condutores de corrente elétrica.
08)Polímeros à base de isopreno, que não são condutores de eletricidade, são empregados para a produção de luvas de borracha usadas por eletricistas.
16)A celulose e a poliamida são polímeros sintéticos.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
09
Resolução
\[R=\rho\frac{L}{A}\]
A resistividade elevada dificulta o transporte de carga. Materiais isolantes não devem ser confundidos com impedimento absoluto de corrente em qualquer campo ou condição.
01) Correta. O revestimento deve dificultar a passagem de corrente, apresentando alta resistividade.
02) Incorreta. O isolamento não permite livre passagem de elétrons do condutor ao exterior.
04) Incorreta. Comprimento da cadeia molecular não determina boa condutividade elétrica.
08) Correta. Materiais de borracha à base de isopreno são empregados como isolantes no contexto descrito.
16) Incorreta. Celulose é um polímero natural; a afirmação de que ambos são sintéticos é falsa.
Soma: 01 + 08 = 09.
31
Processos de eletrização
Conhecimentos específicos · Física
Sobre os processos de eletrização, assinale o que for correto.
01)Ao eletrizar corpos, seja por contato, por atrito, seja por indução, observa-se fluxo de elétrons ou de prótons entre os corpos envolvidos no processo.
02)Ao se colocar em contato um condutor carregado positivamente com outro neutro, separando-os em seguida, eletriza-se o condutor neutro com cargas positivas.
04)O processo de eletrização por indução ocorre sem que haja contato entre os condutores, ficando o condutor eletrizado com cargas de sinal contrário ao do indutor.
08)O princípio de conservação de cargas não se aplica aos processos de eletrização por atrito, visto que dois materiais inicialmente neutros podem se tornar eletrizados se atritados entre si.
16)Qualquer que seja o processo de eletrização de dois materiais condutores, a variação de carga nos materiais será sempre um múltiplo inteiro da carga do elétron (em números absolutos).
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
22
Resolução
\[Q_{total,antes}=Q_{total,depois}\]
\[\Delta Q=ne\quad(n\in\mathbb Z)\]
Na indução com carga final, considera-se o procedimento apropriado com aterramento ou separação de partes enquanto o indutor ainda atua.
01) Incorreta. Os processos usuais envolvem transferência ou redistribuição de elétrons, não fluxo de prótons entre corpos.
02) Correta. O condutor inicialmente neutro perde elétrons no contato e pode ficar positivo.
04) Correta. A indução adequada produz carga final de sinal oposto ao indutor sem contato entre ambos.
08) Incorreta. No atrito, as cargas adquiridas pelos corpos de um sistema isolado se compensam.
16) Correta. A variação de carga é um múltiplo inteiro da carga elementar.
Soma: 02 + 04 + 16 = 22.
32
Condutores e dielétricos · anulada
Conhecimentos específicos · Física
Questão oficialmente anulada · análise para estudo.
Sobre a natureza dos campos eletrostáticos em materiais condutores e dielétricos, assinale o que for correto.
01)Em condutores, as cargas livres se repelem mutuamente até atingir o maior afastamento relativo possível, fazendo surgir uma distribuição superficial de cargas nesses materiais.
02)O campo elétrico dentro de materiais condutores macroscópicos é nulo. Assim, ao se envolver um objeto por uma superfície metálica fechada, brinda-se esse objeto de efeitos elétricos externos.
04)O vetor campo elétrico apresenta componente tangente nula ao longo da superfície de condutores.
08)Materiais dielétricos não permitem correntes elétricas quando sujeitos a campos elétricos muito intensos.
16)As cargas livres em condutores irregulares se acumulam em maior quantidade em regiões pontiagudas, consequentemente o campo elétrico nessas regiões se torna maior e pode superar, inclusive, a rigidez dielétrica do ar e dar origem ao fenômeno de vento elétrico.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
ANULADA
Resolução
Questão oficialmente anulada. O gabarito definitivo consultado registra a anulação, mas não fornece sua justificativa. A análise seguinte é apenas para estudo.
01) Análise. Em equilíbrio, cargas excedentes ficam na superfície; a formulação por maior afastamento é uma descrição qualitativa, dependente da geometria.
02) Análise. A blindagem descrita pressupõe equilíbrio eletrostático e as condições adequadas da cavidade; a frase não pode ser universalizada a condutores com correntes ou campos variáveis.
04) Análise. No equilíbrio eletrostático, componente tangencial não nula faria cargas se moverem.
08) Análise. Campos suficientemente intensos podem romper o isolamento e produzir corrente.
16) Análise. Pontas favorecem maior campo superficial e podem desencadear descargas e vento elétrico.
Situação oficial: questão anulada. Não há soma para correção de desempenho.
33
Indução de campos · ressalva editorial
Conhecimentos específicos · Física
Ressalva editorial: inconsistência entre o item 04 e a chave definitiva. Consulte a resolução.
Sobre a natureza eletromagnética da luz e a indução de campos elétricos e magnéticos, assinale o que for correto.
01)A variação temporal de um campo magnético produz um campo elétrico cujo vetor é, ponto a ponto, paralelo ao vetor do campo magnético.
02)Durante o processo de carga de um capacitor ocorre a indução de campo magnético por conta da variação temporal do campo elétrico no interior desse capacitor.
04)Mesmo no vácuo, um campo magnético variável no tempo dá origem a um campo elétrico que, por ser também variável no tempo, induz outro campo elétrico, dando origem a um processo cíclico denominado onda eletromagnética.
08)A igualdade entre a velocidade da luz e a velocidade das ondas eletromagnéticas é consistente com o fato de a luz ser uma onda eletromagnética.
16)O espectro visível compreende apenas uma janela das frequências que as ondas eletromagnéticas podem assumir. Consequentemente, a faixa dos comprimentos de onda da luz visível também é limitada.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
30
Resolução
Ressalva: o gabarito definitivo inclui a proposição 04. Na leitura literal do caderno, 04 contém uma inconsistência; as proposições fisicamente sustentadas são 02, 08 e 16. O texto original foi preservado.
01) Análise. Não há regra geral de paralelismo ponto a ponto; em uma onda plana os campos E e B são perpendiculares.
02) Análise. A variação do campo elétrico durante a carga do capacitor participa da lei de Ampère-Maxwell e do campo magnético.
04) Análise. A redação diz outro campo elétrico. A relação correta nessa etapa é com campo magnético; a inclusão oficial do item exige ressalva.
08) Análise. A velocidade comum é compatível com a natureza eletromagnética da luz.
16) Análise. A faixa visível ocupa apenas uma parte limitada do espectro.
Registro final: gabarito definitivo 30. Na leitura literal, apenas 02, 08 e 16 se sustentam, totalizando 26; essa divergência deve ser considerada no estudo.
34
Refração em água e vidro
Conhecimentos específicos · Física
Um raio de luz que se encontra no ar incide sobre uma lâmina de água horizontal fazendo um ângulo $\theta_1$ não nulo com a direção vertical. Essa lâmina de água está sobre um bloco de vidro de faces paralelas disposto horizontalmente, de modo que o feixe de luz proveniente do ar que atravessou a água também incide sobre o vidro. Por fim, esse mesmo raio, ao sair do bloco de vidro, encontra-se novamente no ar. Suponha que os índices de refração do ar, da água e do vidro sejam $n_1$, $n_2$ e $n_3$, respectivamente, com $n_1$ < $n_2$ < $n_3$, e assinale o que for correto.
01)Os ângulos de refração na água e no vidro são menores que $\theta_1$.
02)O ângulo de refração no vidro é maior do que o ângulo de refração na água.
04)O ângulo de refração no ar, quando o feixe deixa o bloco de vidro, é igual a $\theta_1$.
08)O ângulo de refração no vidro é modificado ao se trocar a água por outro fluido transparente com índice de refração diferente.
16)Independentemente do ângulo $\theta_1$, o feixe de luz não pode sofrer reflexão total em nenhuma das interfaces.
01) Correta. Os ângulos internos diminuem ao aumentar o índice.
02) Incorreta. O ângulo no vidro é menor, não maior, que na água.
04) Correta. A saída para o mesmo meio inicial recupera o ângulo inicial.
08) Incorreta. A relação entre ar e vidro independe do índice intermediário neste arranjo paralelo, desde que haja transmissão.
16) Correta. Para incidência não rasante a partir do ar, o ângulo no vidro fica abaixo do crítico de saída; não há reflexão total nesse percurso.
Soma: 01 + 04 + 16 = 21.
35
Efeito Doppler no ar
Conhecimentos específicos · Física
Uma fonte de ondas que se move ao longo de uma linha reta com velocidade $v_f$ emite ondas com frequência f no ar. Essas ondas são percebidas por um observador que está no mesmo meio e se move com velocidade $v_o$ ao longo da mesma trajetória da fonte. Suponha que as velocidades $v_f$ e $v_o$ sejam relativas ao ar e menores que a velocidade de propagação da onda no meio v (em valores absolutos) e assinale o que for correto sobre a frequência aparente $f_o$ da onda ao observador.
01)Se $v_f$= $v_o$ em valores absolutos, então f= $f_o$, independentemente dos sentidos dos movimentos da fonte e do observador.
02)Se $v_o$= 0 e se a fonte inicialmente estiver se aproximando do observador, então $f_o$> f, até que a fonte encontre o observador.
04)Se $v_f$= 0 e se o observador estiver se afastando da fonte, então $f_o$< f.
08)As relações entre frequência emitida e frequência aparente não são afetadas caso o meio de propagação seja substituído por água ou vidro.
16)Se fonte e observador estiverem se movendo de maneira a se afastarem um do outro com $v_f$= 2vo e se $v_o$= v/4, então $f_o$= f/2.
Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 3ª etapa
22
Resolução
\[f_o=f\frac{v\pm v_o}{v\mp v_f}\]
Escolhem-se os sinais para aumentar a frequência na aproximação e diminuí-la no afastamento.