UENP 2026: prova de Física com gabarito e resolução

Q13

Mecânica — Cinemática — Encontro de móveis com aceleração

Um motociclista suspeito, movendo-se com velocidade constante de 72 km/h, ultrapassa um carro de polícia que trafega na mesma pista e no mesmo sentido. Quando o policial, dirigindo o carro, decide iniciar a perseguição, o motociclista já se encontra 50 m à sua frente. O carro de polícia parte, então, com velocidade inicial de 18 km/h e aceleração constante de 4 m/s², com o objetivo de interceptar o suspeito. Despreze os tamanhos dos veículos e adote a trajetória retilínea. Assinale a alternativa CORRETA que mostra o tempo, contado a partir do início da perseguição, no qual o carro alcança a motocicleta.

A)8 s

B)9 s

C)10 s

D)12 s

E)O carro de polícia não consegue alcançar a motocicleta.

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q13

Resolução

Com origem na posição do carro no início da perseguição e as velocidades em m/s, a moto tem $v=72/3{,}6=20\text{ m/s}$ e o carro $v_0=18/3{,}6=5\text{ m/s}$. As equações horárias são:

$$x_{moto}=50+20\,t,\qquad x_{carro}=5\,t+\tfrac12\cdot4\,t^2=5t+2t^2$$

O alcance ocorre quando as posições se igualam:

$$5t+2t^2=50+20t\;\Rightarrow\;2t^2-15t-50=0$$

$$t=\frac{15\pm\sqrt{225+400}}{4}=\frac{15\pm25}{4}$$

A raiz positiva é $t=10\text{ s}$; a outra ($-2{,}5\text{ s}$) não tem significado físico. O carro, que parte mais lento, acelera o bastante para alcançar a moto, o que descarta a última alternativa.

Q14

Mecânica — Energia elástica — Queda sobre mola

Em um edifício, um dos sistemas de segurança do elevador utiliza uma mola ideal, instalada no fundo do poço, para amortecer a queda da cabine em caso de falha do sistema de freios. Em um teste periódico de segurança, um bloco de 200 kg é solto, a partir do repouso, de uma altura de 2,0 m acima da mola caindo em queda livre. Após o contato, a mola é comprimida até o bloco parar momentaneamente. Qual deve ser a constante elástica da mola para que sua compressão máxima não ultrapasse 0,5 m? Adote g = 10 m/s².

A)1,2 × 10⁴ N/m

B)1,6 × 10⁴ N/m

C)2,0 × 10⁴ N/m

D)2,5 × 10⁴ N/m

E)4,0 × 10⁴ N/m

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q14

Resolução

Sem dissipação, a energia mecânica se conserva entre o ponto de soltura e o instante de compressão máxima, quando o bloco para. O bloco desce a altura total $h+x=2{,}0+0{,}5=2{,}5\text{ m}$ (a queda livre mais a compressão), e toda a energia potencial gravitacional perdida vira energia elástica:

$$m\,g\,(h+x)=\tfrac12\,k\,x^2$$

$$200\cdot10\cdot2{,}5=\tfrac12\,k\,(0{,}5)^2\;\Rightarrow\;5000=0{,}125\,k$$

$$k=\frac{5000}{0{,}125}=4{,}0\cdot10^4\text{ N/m}$$

O erro mais comum é esquecer a compressão na altura de queda, usando $h=2{,}0\text{ m}$ apenas, o que dá $k=3{,}2\cdot10^4\text{ N/m}$, valor que nem aparece nas alternativas.

Q15

Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado com atrito

Um bloco de massa $m$ desliza num plano inclinado que forma um ângulo $\theta$ em relação à horizontal, conforme mostrado na figura abaixo. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície do plano é $\mu$. Considerando a aceleração da gravidade igual a $g$ e desprezando a resistência do ar, assinale a alternativa CORRETA que apresenta a expressão da aceleração do bloco ao descer o plano inclinado.

Bloco de massa m sobre um plano inclinado que forma o ângulo theta com a horizontal.

A)$a=g\,(\mathrm{sen}\,\theta)$

B)$a=g\,(\mathrm{sen}\,\theta-\mu\cos\theta)$

C)$a=g\sqrt{\mathrm{sen}^2\theta-\mu\cos^2\theta}$

D)$a=g\,(\mu\,\mathrm{sen}\,\theta+\cos\theta)$

E)$a=mg\,(\mathrm{sen}\,\theta+\cos\theta)$

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q15

Resolução

Decompomos o peso em uma componente paralela ao plano, $mg\,\text{sen}\,\theta$, e outra perpendicular a ele, $mg\cos\theta$. Na direção perpendicular não há aceleração, então a normal vale $N=mg\cos\theta$ e o atrito cinético é:

$$f=\mu N=\mu\,mg\cos\theta$$

Na direção do plano, a segunda lei de Newton para o bloco descendo é:

$$mg\,\text{sen}\,\theta-\mu\,mg\cos\theta=ma$$

$$a=g\,(\text{sen}\,\theta-\mu\cos\theta)$$

A massa se cancela, então $a$ não depende de $m$, o que descarta a última alternativa, na qual a aceleração aparece multiplicada por $m$ (dimensão de força). Para $\mu=0$, a expressão se reduz ao caso sem atrito, $a=g\,\text{sen}\,\theta$.

Q16

Termologia — Termodinâmica — Expansão isobárica de gás ideal

Um mecânico realiza um teste em um cilindro com pistão móvel contendo um gás ideal monoatômico. No início do teste, o gás ocupa um volume de 0,5 m³ à temperatura de 300 K. Após aquecer o sistema fornecendo 250 kJ de calor, o pistão se desloca devido à expansão do gás no interior do cilindro, passando a ocupar um volume final de 1,0 m³. O processo pode ser visualizado no diagrama P-V a seguir.

Diagrama pressão (Pa) por volume (m³): segmento horizontal em 200000 Pa, de Vi = 0,5 m³ até Vf = 1,0 m³.

Despreze perdas por transferência de massa, atrito ou variação do calor específico e considere as afirmações abaixo referentes ao processo de expansão sofrido pelo gás:

I. O trabalho realizado pelo gás na transformação é de 100 kJ.

II. A temperatura final do gás é o dobro da sua temperatura inicial.

III. Na transformação, a energia interna do gás diminuiu.

Com relação às afirmações acima, é CORRETO afirmar:

A)Apenas I e II são verdadeiras.

B)I, II e III são verdadeiras.

C)Apenas II e III são verdadeiras.

D)Apenas I é verdadeira.

E)Apenas III é verdadeira.

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q16

Resolução

O diagrama mostra uma transformação a pressão constante, $P=2{,}0\cdot10^5\text{ Pa}$ (isobárica).

I – verdadeira. O trabalho é a área sob a reta no diagrama $P\times V$:

$$W=P\,\Delta V=2{,}0\cdot10^5\cdot(1{,}0-0{,}5)=1{,}0\cdot10^5\text{ J}=100\text{ kJ}$$

II – verdadeira. Para um gás ideal a pressão constante, $V/T$ é constante, então o volume dobra e a temperatura absoluta também:

$$T_f=T_i\cdot\frac{V_f}{V_i}=300\cdot2=600\text{ K}$$

III – falsa. Pela primeira lei da termodinâmica:

$$\Delta U=Q-W=250-100=150\text{ kJ}>0$$

A energia interna aumentou, o que também concorda com o aumento de temperatura em II (para um gás monoatômico, $\Delta U=\tfrac32P\Delta V=150\text{ kJ}$). Só as afirmativas I e II são verdadeiras.

Q17

Eletromagnetismo — Eletrostática — Lei de Coulomb em gráfico

A Lei de Coulomb é uma lei experimental da Física, formulada pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb em 1783. Ela descreve a força eletrostática $F$ entre duas cargas puntiformes em função da distância $r$ que as separa. O gráfico abaixo representa, de forma simplificada, a força $F$ (em Newtons) em função da distância $r$ (em metros) entre duas cargas puntiformes e fixas: $q_1$ e $q_2$. Assinale a alternativa que indica CORRETAMENTE o valor numérico de X no gráfico.

Gráfico F (10^-3 N) por r (m): curva decrescente que passa por (1 m; 9) e por (3 m; X).

A)0,5

B)1

C)2

D)3

E)6

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q17

Resolução

Na lei de Coulomb, $F=\dfrac{k\,q_1q_2}{r^2}$, a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Para duas distâncias $r_1=1\text{ m}$ e $r_2=3\text{ m}$, com as mesmas cargas:

$$\frac{F_2}{F_1}=\left(\frac{r_1}{r_2}\right)^2=\left(\frac{1}{3}\right)^2=\frac{1}{9}$$

Como $F_1=9\cdot10^{-3}\text{ N}$ (lido no gráfico):

$$X=F_2=\frac{9\cdot10^{-3}}{9}=1\cdot10^{-3}\text{ N}$$

O valor numérico de X, na escala do eixo ($10^{-3}\text{ N}$), é 1. O erro comum é supor proporção inversa simples ($9/3=3$), esquecendo o quadrado.

Q18

Ondas — Ondas eletromagnéticas — Micro-ondas no espectro

Quando utilizamos um forno de micro-ondas para aquecer um alimento, este esquenta rapidamente devido à absorção da radiação pelas moléculas de água presentes na comida. As micro-ondas são ondas eletromagnéticas com comprimento de onda relativamente grande que também são utilizadas por satélites artificiais para comunicação e transmissão de dados. Sobre essas radiações e sua posição no espectro eletromagnético, assinale a alternativa INCORRETA.

A)As micro-ondas são formadas por campos elétrico e magnético oscilantes perpendiculares entre si.

B)Micro-ondas possuem menos energia por fóton que a luz visível.

C)Assim como todas as ondas eletromagnéticas, as micro-ondas se propagam no vácuo com a velocidade da luz.

D)Micro-ondas são radiações de alta energia, capazes de ionizar as moléculas de água.

E)As micro-ondas transportam energia e informação.

Gabarito definitivo — Vestibular UENP 2026 — Q18

Resolução

Procuramos a afirmação falsa. Toda onda eletromagnética é formada por campos elétrico e magnético perpendiculares entre si e à direção de propagação (A), e propaga-se no vácuo com $c=3\cdot10^{8}\text{ m/s}$ (C). Elas transportam energia e informação, como no forno e nas comunicações por satélite (E).

A energia de um fóton é $E=hf$. As micro-ondas têm frequência bem menor que a da luz visível, então possuem menos energia por fóton (B). Esse valor é pequeno demais para ionizar moléculas: as micro-ondas são radiação não ionizante, e o aquecimento do alimento vem do aumento da agitação das moléculas de água, e não de ionização. Portanto, afirmar que são radiações de alta energia capazes de ionizar a água está errado.

UENP 2026 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova