Provas Anteriores | UEM 2024.2 | Física

Q47

Eletricidade — Eletrodinâmica — Condutividade Elétrica e Resistência dos Materiais

Sobre o tipo de ligação química presente nos materiais e as características de condutividade elétrica desses materiais, assinale o que for correto.

01)A aplicação de uma diferença de potencial elétrico entre as pontas de um fio de cobre faz que os elétrons livres desse fio fiquem em movimento desordenado, e assim todo o fio apresenta o mesmo potencial elétrico.

02)Os compostos formados por meio da ligação química entre metais e não metais apresentam-se como condutores elétricos somente no estado líquido.

04)Substâncias formadas pela ligação química covalente entre átomos de não metais, por exemplo o naftaleno, apresentam condutividade elétrica (não nula) no estado sólido, mas não no estado líquido.

08)O efeito Joule, ou efeito térmico do movimento de elétrons, ocorre quando elétrons se movimentam em um material isolante.

16)Um fio uniforme composto de uma liga metálica de cobre, manganês e níquel (a manganina), que é usada na produção de resistores elétricos, tem sua resistência elétrica diretamente proporcional ao seu comprimento, em uma dada temperatura.

Gabarito definitivo UEM:

Corretas: 02 + 16.

Resolução

01) Falsa. A diferença de potencial estabelece um campo elétrico que produz uma velocidade de deriva orientada dos elétrons. Em um fio resistivo percorrido por corrente há queda de potencial ao longo do comprimento; portanto, o fio não está todo no mesmo potencial.

02) Verdadeira. Em um sólido iônico, os íons ficam presos na rede cristalina. No estado líquido, após a fusão, os íons tornam-se móveis e podem transportar carga elétrica.

04) Falsa. Substâncias moleculares covalentes como o naftaleno não dispõem, em condições usuais, de portadores de carga livres capazes de produzir corrente elétrica significativa, seja no estado sólido, seja no líquido.

08) Falsa. O efeito Joule ocorre quando a corrente elétrica atravessa um material de resistência não nula. Um isolante ideal não permite o movimento macroscópico de cargas que caracteriza uma corrente elétrica.

16) Verdadeira. Para um fio uniforme, $R=\rho\dfrac{L}{A}$. Mantidos o material, a temperatura e a área da seção transversal, $R\propto L$.

Somatório: $02+16=18$.

Q48

Mecânica — Trabalho e Energia — Conversões de Energia e Equivalência Calórica

Considere uma porção de alimento cujo valor energético é igual a $900\text{ kcal}$. Assinale o que for correto.

01)Esse valor energético é menor que $3\times10^6\text{ J}$.

02)Se esse valor energético fosse convertido em energia cinética de uma partícula de $2\text{ kg}$ de massa, o módulo da velocidade dessa partícula seria menor que $2\text{ km/s}$.

04)Se esse valor energético fosse convertido em energia potencial gravitacional de uma partícula de $100\text{ kg}$ de massa, inicialmente no nível do mar, a altura alcançada por essa partícula seria menor que $3\text{ km}$.

08)Se esse valor energético fosse usado para aquecer $100\text{ kg}$ de água (líquida), a variação da temperatura dessa água seria menor que $10^{\circ}\text{C}$.

16)Uma reação química que libera $900\text{ kcal}$ de calor é classificada como endotérmica.

Gabarito definitivo UEM:

Corretas: 02 + 08.

Resolução

O caderno fornece $1\text{ cal}=4{,}18\text{ J}$. Assim, $900\text{ kcal}=900000\text{ cal}=3{,}762\times10^6\text{ J}$.

01) Falsa. $3{,}762\times10^6\text{ J}>3\times10^6\text{ J}$.

02) Verdadeira. Pela energia cinética, $E_c=\dfrac{mv^2}{2}$. Para $m=2\text{ kg}$, $v=\sqrt{3{,}762\times10^6}\approx1{,}94\times10^3\text{ m/s}=1{,}94\text{ km/s}$, menor que $2\text{ km/s}$.

04) Falsa. Usando $E_p=mgh$ e $g\approx10\text{ m/s}^2$, $h=\dfrac{3{,}762\times10^6}{100\cdot10}=3762\text{ m}\approx3{,}76\text{ km}$, maior que $3\text{ km}$.

08) Verdadeira. $Q=mc\Delta T$. Como $m=100\text{ kg}=100000\text{ g}$ e $c_{\text{água}}=1\text{ cal/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}$, $\Delta T=\dfrac{900000}{100000}=9^{\circ}\text{C}<10^{\circ}\text{C}$.

16) Falsa. Uma reação que libera calor é exotérmica, não endotérmica.

Somatório: $02+08=10$.

Q49

Óptica — Óptica Geométrica e Física — Espelhos, Lentes, Refração, Interferência e Dispersão

Sobre fenômenos relacionados a óptica, assinale o que for correto.

01)Um espelho plano sempre fornece, de um objeto real, uma imagem virtual, direita e do mesmo tamanho que o objeto.

02)Uma lente bicôncava de vidro no ar sempre fornece, de um objeto real, uma imagem virtual, direita e de tamanho menor que o objeto.

04)Quando um feixe de luz monocromático que se propaga no ar ($n_{\text{ar}}=1$) incide obliquamente sobre um meio transparente de índice de refração $n$, de modo que $n>n_{\text{ar}}$, a velocidade desse feixe aumenta.

08)Quando um feixe de luz monocromático incide frontalmente em duas fendas próximas e paralelas, a imagem formada no anteparo é composta por uma franja central escura e por franjas claras e escuras alternadas, acima e abaixo da franja central.

16)Quando um feixe de luz branca incide em um prisma, há uma dispersão desse feixe de luz de acordo com as frequências do espectro eletromagnético.

Gabarito definitivo UEM:

Corretas: 01 + 02 + 16.

Resolução

01) Verdadeira. Para um objeto real diante de um espelho plano, a imagem é virtual, direita, do mesmo tamanho e simétrica em relação ao plano do espelho.

02) Verdadeira. No ar, uma lente bicôncava de vidro é divergente. Para objeto real, forma imagem virtual, direita e reduzida.

04) Falsa. $n=c/v$. Se $n>1$, então $v=c/n

08) Falsa. Na experiência de dupla fenda com incidência normal, o centro do anteparo corresponde a diferença de caminho nula, produzindo interferência construtiva e, portanto, uma franja central clara.

16) Verdadeira. O índice de refração do material depende da frequência. Por isso, as componentes espectrais da luz branca sofrem desvios diferentes e se separam no prisma.

Somatório: $01+02+16=19$.

Q50

Mecânica — Dinâmica — Forças Dissipativas, Atrito, Arrasto e Potência

Para avaliar a intensidade das forças dissipativas que agem sobre um veículo de $1000\text{ kg}$, projetado para trafegar no gelo, pesquisadores desligam o motor e deixam o veículo deslizar por uma ladeira de inclinação constante $\theta$ em relação à horizontal. Os resultados obtidos (válidos após um certo intervalo de tempo) em dois desses experimentos são os seguintes: i) para $\theta=\theta_1$, o veículo desce com velocidade constante $v_1$ (experimento 1); ii) para $\theta=\theta_2$, o veículo desce com velocidade constante $v_2$ (experimento 2). O módulo da força dissipativa total $D$, na direção contrária ao movimento do veículo, é dado por $D_1=f_1+R_1$ (experimento 1) e $D_2=f_2+R_2$ (experimento 2), em que $f_1$ e $f_2$ são os módulos das forças de atrito cinético entre o veículo e a ladeira (o coeficiente de atrito é o mesmo, $\mu_1=\mu_2=\mu$) e $R_1$ e $R_2$ são os módulos das forças de arrasto (resistência do ar) sobre o veículo. Além disso, $P_1$ e $P_2$ são as potências dissipadas pelas forças cujos módulos são $D_1$ e $D_2$, respectivamente. Com base nessas informações e nos dados obtidos nos experimentos descritos, assinale o que for correto.

Dados: $\theta_2>\theta_1$, $\sen\theta_2=0{,}100$, $\cos\theta_2=0{,}995$, $\sen\theta_1=0{,}050$, $\cos\theta_1=0{,}999$, $v_1=20\text{ m/s}$ e $v_2=30\text{ m/s}$.

01)$f_1

02)$R_1>R_2$.

04)$D_2=2D_1$.

08)$P_2=3P_1$.

16)Nos dois experimentos descritos, a energia total ($E=T+U$) do veículo diminui com o tempo, mas a energia cinética $T$ permanece constante.

Gabarito definitivo UEM:

Corretas: 04 + 08 + 16.

Resolução

Como a velocidade é constante em cada experimento, a resultante paralela à ladeira é nula. Assim, $D_i=mg\sen\theta_i$.

01) Falsa. $f_i=\mu N_i=\mu mg\cos\theta_i$. Como $\cos\theta_1=0{,}999>0{,}995=\cos\theta_2$, segue que $f_1>f_2$.

02) Falsa. $R_i=D_i-f_i$. Portanto, $R_2-R_1=mg[(0{,}100-0{,}050)-\mu(0{,}995-0{,}999)]=mg(0{,}050+0{,}004\mu)>0$. Logo, $R_2>R_1$.

04) Verdadeira. $\dfrac{D_2}{D_1}=\dfrac{\sen\theta_2}{\sen\theta_1}=\dfrac{0{,}100}{0{,}050}=2$. Assim, $D_2=2D_1$.

08) Verdadeira. A potência dissipada é $P=Dv$. Então $\dfrac{P_2}{P_1}=\dfrac{D_2v_2}{D_1v_1}=2\cdot\dfrac{30}{20}=3$.

16) Verdadeira. Como o módulo da velocidade permanece constante, a energia cinética $T$ é constante. Ao descer a ladeira, a energia potencial gravitacional $U$ diminui; por isso, a energia mecânica $E=T+U$ diminui com o tempo.

Somatório: $04+08+16=28$.

UEM · 2024.2

Dados da prova