Vestibular de Verão 2023 · Caderno de Prova · Física Q47–Q50 · gabarito definitivo e resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
UEM · Vestibular de Verão 2023 · 50 questões objetivas · duração total de 5 horas.
Física selecionada: Q47, Q48, Q49 e Q50
Sistema UEM: soma das proposições corretas 01, 02, 04, 08 e 16
Os enunciados foram transcritos do caderno original. O gabarito exibido em cada item é o gabarito definitivo da CVU/UEM.
Q47
Termologia — Gases Ideais — Transformações Gasosas e Teoria Cinética
Considerando gases ideais, assinale o que for correto.
01)Em uma compressão isobárica o gás é comprimido ao se realizar trabalho sobre ele, e o volume ocupado pela massa gasosa é inversamente proporcional à sua temperatura absoluta.
02)Nas transformações isocóricas, quando há aumento de pressão, o trabalho é nulo, e a pressão exercida pela massa gasosa é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.
04)Nas expansões isotérmicas o gás realiza trabalho ao expandir seu volume, e o volume ocupado pela massa gasosa é inversamente proporcional à sua pressão.
08)Em transformações adiabáticas de sistemas gasosos sempre ocorre troca de calor entre o sistema e o meio externo.
16)Na agitação térmica de um gás monoatômico, seus átomos estão em movimento desordenado, e as direções e suas velocidades apresentam aleatoriedade.
Gabarito definitivo UEM:
22
Corretas: 02 + 04 + 16.
Resolução
01) Falsa. Em uma transformação isobárica, para uma quantidade fixa de gás ideal, $V/T$ é constante. Assim, $V$ é diretamente proporcional a $T$, e não inversamente.
02) Verdadeira. Em uma transformação isocórica, $\Delta V=0$, portanto $W=p\Delta V=0$. Além disso, com $V$ constante, a equação $pV=nRT$ fornece $p\propto T$.
04) Verdadeira. Na expansão isotérmica, $T$ é constante e $pV$ permanece constante. Logo, $V\propto 1/p$. Como o gás se expande, realiza trabalho sobre o meio externo.
08) Falsa. Uma transformação adiabática é definida por ausência de troca de calor: $Q=0$.
16) Verdadeira. No modelo cinético de um gás monoatômico, as partículas apresentam movimento térmico desordenado, com direções e velocidades distribuídas aleatoriamente.
Somatório: $02+04+16=22$.
Q48
Física Moderna — Modelos Atômicos e Física Nuclear — Rutherford, Bohr, Pauli, Meia-vida e Fusão
Sobre modelos atômicos, processos nucleares e fenômenos radioativos, assinale o que for correto.
01)De acordo com o modelo atômico de Rutherford, o átomo é formado por um núcleo muito pequeno (em relação ao tamanho do átomo), com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a sua massa.
02)De acordo com o modelo atômico de Bohr, os elétrons podem descrever órbitas circulares em torno do núcleo sem perder nem ganhar energia espontaneamente.
04)Segundo o princípio da exclusão de Pauli, em um átomo não existem elétrons com os quatro números quânticos (principal, secundário, magnético e de spin) iguais.
08)Uma amostra de material radioativo com meia-vida de $28{,}8\text{ anos}$ (como o estrôncio-90, ${}^{90}_{38}\mathrm{Sr}$) será reduzida a um sexto de sua massa inicial em um período de $86{,}4\text{ anos}$ ou 3 meias-vidas.
16)A reação ${}^{2}_{1}\mathrm{H}+{}^{3}_{1}\mathrm{H}\rightarrow{}^{4}_{2}\mathrm{He}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}+\text{energia}$ (típica em estrelas como o Sol) é um exemplo de fusão nuclear.
Gabarito definitivo UEM:
23
Corretas: 01 + 02 + 04 + 16.
Resolução
01) Verdadeira. No modelo de Rutherford, o núcleo é extremamente pequeno em comparação com o átomo, tem carga positiva e concentra praticamente toda a massa.
02) Verdadeira. No modelo de Bohr, os elétrons podem ocupar órbitas estacionárias sem emitir energia espontaneamente enquanto permanecem nelas.
04) Verdadeira. Pelo princípio de exclusão de Pauli, dois elétrons de um mesmo átomo não podem possuir simultaneamente os quatro números quânticos iguais.
08) Falsa. Após três meias-vidas, a fração remanescente é $(1/2)^3=1/8$, e não $1/6$. Como $3\cdot28{,}8=86{,}4\text{ anos}$, após esse tempo resta $1/8$ da massa inicial.
16) Verdadeira. Dois núcleos leves, deutério e trítio, unem-se formando um núcleo mais pesado, hélio-4, além de um nêutron e energia. Trata-se de fusão nuclear.
Somatório: $01+02+04+16=23$.
Q49
Física Geral — Fenômenos Físicos — Colisões, Refração, Campo Elétrico, Transformadores e Radiações
Sobre fenômenos físicos, assinale o que for correto.
01)Em uma colisão frontal perfeitamente inelástica de dois corpos, na ausência de forças externas a energia cinética do sistema é conservada.
02)A velocidade da luz em um material é proporcional ao ângulo de incidência à normal da superfície nesse material.
04)Em um sistema composto por um capacitor de placas paralelas, cujo campo elétrico se apresenta na horizontal, observa-se que, caso uma carga teste se desloque uma distância $d$ apenas na vertical, o trabalho total realizado pela força elétrica será nulo, independentemente da intensidade do campo elétrico.
08)Em transformadores elétricos (que são utilizados para fazer redução ou amplificação de tensões alternadas) a redução de tensão ocorre quando o número de espiras da bobina primária é maior que o número de espiras da bobina secundária.
16)Raios $\alpha$ e $\beta$ são exemplos de radiações eletromagnéticas que ocorrem em reações de decaimentos nucleares.
Gabarito definitivo UEM:
12
Corretas: 04 + 08.
Resolução
01) Falsa. Em uma colisão perfeitamente inelástica, a quantidade de movimento é conservada em um sistema isolado, mas a energia cinética não é.
02) Falsa. A velocidade da luz em um meio é $v=c/n$ e depende do índice de refração do material. O ângulo de incidência não determina essa velocidade.
04) Verdadeira. Como o campo elétrico é horizontal e o deslocamento é vertical, o ângulo entre $\vec E$ e $\vec d$ é $90^\circ$. Assim, $W=qEd\cos90^\circ=0$, qualquer que seja o módulo de $E$.
08) Verdadeira. Em um transformador ideal, $V_p/V_s=N_p/N_s$. Se $N_p>N_s$, então $V_p>V_s$, caracterizando redução de tensão.
16) Falsa. A radiação alfa é constituída por núcleos de hélio e a beta por elétrons ou pósitrons. Portanto, não são ondas eletromagnéticas.
Somatório: $04+08=12$.
Q50
Mecânica — Hidrostática — Submarino: Pressão, Empuxo, Blindagem e Sonar
Considere um submarino como uma casca metálica esférica oca, capaz de atingir até $1000\text{ m}$ de profundidade em alto-mar. Os mecanismos de submersão e emersão consistem em deslocar água para dentro e para fora de um compartimento do submarino, respectivamente. Assinale o que for correto.
(Dados: densidade da água é $1{,}000\text{ g/cm}^3$, densidade da água do mar é $1{,}030\text{ g/cm}^3$, pressão atmosférica ao nível do mar é $1{,}013\times10^5\text{ N/m}^2$, aceleração da gravidade é $9{,}8\text{ m/s}^2$.)
01)Esse submarino suporta uma pressão de $10\text{ GPa}$.
02)Em água não salgada, esse submarino consegue atingir profundidade superior a $1000\text{ m}$.
04)A submersão e a emersão do submarino podem ser reguladas pela resultante do empuxo sobre ele e do peso dele.
08)Caso esse submarino esteja em uma região com presença de campo elétrico não nulo e homogêneo, o campo elétrico observado dentro do submarino será inversamente proporcional à distância das extremidades dessa embarcação.
16)Submarinos utilizam ondas eletromagnéticas para detectar objetos em alto-mar, empregando sonares.
Gabarito definitivo UEM:
06
Corretas: 02 + 04.
Resolução
01) Falsa. A $1000\text{ m}$ no mar, $\rho=1030\text{ kg/m}^3$. Assim, $p=p_{atm}+\rho gh\approx1{,}013\times10^5+1030\cdot9{,}8\cdot1000\approx1{,}02\times10^7\text{ Pa}$, cerca de $10{,}2\text{ MPa}=0{,}0102\text{ GPa}$, muito menor que $10\text{ GPa}$.
02) Verdadeira. Para a mesma pressão limite, $p-p_{atm}=\rho gh$. Como a água doce tem menor densidade que a água do mar, é necessária uma profundidade maior para produzir a mesma pressão. Logo, o limite correspondente supera $1000\text{ m}$.
04) Verdadeira. Ao admitir ou expulsar água dos tanques, altera-se a massa e, portanto, o peso do submarino. A relação entre peso e empuxo determina a resultante vertical e permite controlar submersão e emersão.
08) Falsa. A casca metálica atua como blindagem eletrostática. Em equilíbrio eletrostático, o campo no interior da cavidade condutora é nulo, na ausência de cargas internas, e não varia inversamente com a distância às paredes.
16) Falsa. Sonar utiliza ondas sonoras, que são ondas mecânicas, e não ondas eletromagnéticas.