Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UEPG PSS 1 2023 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física do Processo Seletivo Seriado 1 de 2023.

Dados da prova

Nesta prova, cada questão apresenta alternativas identificadas por 01, 02, 04 e 08. O valor assinalado no cartão de respostas corresponde à soma das alternativas consideradas corretas.

23

Mecânica — Cinemática — Gráfico velocidade × tempo

Gráfico v × t • Aceleração • Deslocamento • Velocidade média

A partir da análise do gráfico a seguir, que representa a velocidade de uma partícula em relação ao tempo, assinale o que for correto.

Gráfico de velocidade em função do tempo da questão 23
01)
A aceleração da partícula entre os instantes $t=0\,\text{s}$ e $t=20\,\text{s}$ é de $3{,}5\,\text{m/s}^2$.
02)
O movimento da partícula entre $t=50\,\text{s}$ e $t=60\,\text{s}$ é retrógrado.
04)
O deslocamento da partícula entre os instantes $t=0\,\text{s}$ e $t=60\,\text{s}$ é de $2050\,\text{m}$.
08)
A velocidade média da partícula entre os instantes $t=0\,\text{s}$ e $t=60\,\text{s}$ é de $30\,\text{m/s}$.

Alternativas corretas: 01 + 04. Somatório: 5.

Resolução

01) Verdadeira. Entre $0$ e $20\,\text{s}$, a velocidade varia de $-20$ para $50\,\text{m/s}$. Logo, $a=\frac{50-(-20)}{20}=3{,}5\,\text{m/s}^2$.

02) Falsa. Entre $50$ e $60\,\text{s}$, a velocidade permanece positiva, diminuindo de $50\,\text{m/s}$ até zero. Portanto, o movimento continua progressivo até a partícula parar.

04) Verdadeira. O deslocamento é a área algébrica sob o gráfico $v\times t$: $\Delta s=\frac{-20+50}{2}\cdot20+50\cdot30+\frac{50+0}{2}\cdot10=300+1500+250=2050\,\text{m}$.

08) Falsa. $v_m=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{2050}{60}\approx34{,}2\,\text{m/s}$.

Somatório: 01 + 04 = 5.

24

Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisões e impulso

Quantidade de movimento • Energia cinética • Impulso

Um corpo A, de massa $M_A=3\,\text{kg}$, tem uma velocidade $V_A=4\,\text{m/s}$, ao longo de uma superfície horizontal sem atrito, no sentido positivo do eixo $x$. Um corpo B, de massa $M_B=2\,\text{kg}$, encontra-se inicialmente em repouso em relação ao corpo A. Considerando que a colisão entre os dois corpos é perfeitamente elástica e frontal, e que a velocidade do corpo A após a colisão é de $0{,}8\,\text{m/s}$, assinale o que for correto.

01)
Após a colisão, o corpo A move-se no sentido negativo do eixo $x$.
02)
A energia cinética do corpo A após a colisão é de $0{,}96\,\text{J}$.
04)
O módulo da velocidade do corpo B após a colisão é de $4{,}8\,\text{m/s}$.
08)
O impulso fornecido ao corpo B devido à colisão é de $9{,}6\,\text{kg}\cdot\text{m/s}$.

Alternativas corretas: 02 + 04 + 08. Somatório: 14.

Resolução

01) Falsa. O enunciado fornece a velocidade final de A como $0{,}8\,\text{m/s}$; portanto, A permanece no sentido positivo do eixo $x$.

02) Verdadeira. $E_{cA}=\frac12M_AV_A^2=\frac12\cdot3\cdot(0{,}8)^2=0{,}96\,\text{J}$.

04) Verdadeira. Pela conservação da quantidade de movimento: $3\cdot4=3\cdot0{,}8+2V_B$. Assim, $V_B=4{,}8\,\text{m/s}$.

08) Verdadeira. Como B parte do repouso, $I_B=\Delta p_B=M_BV_B=2\cdot4{,}8=9{,}6\,\text{kg}\cdot\text{m/s}$.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.

25

Mecânica — Trabalho e Energia — Energia potencial elástica

Plano inclinado • Força elástica • Lei de Hooke • Energia potencial elástica

Um bloco de massa 100 g encontra-se em repouso em um plano inclinado, preso em uma das extremidades de uma mola, conforme a figura abaixo. Considerando que não há atrito entre o bloco e o plano inclinado e que a mola é ideal e está distendida em 10 mm em relação ao seu comprimento original, assinale o que for correto.

Dado: $g=10\,\text{m/s}^2$
Bloco preso a uma mola em plano inclinado com base de 40 cm e altura de 30 cm
01)
A força elástica exercida pela mola no bloco é de $0{,}6\,\text{N}$.
02)
A força de contato entre o bloco e o plano inclinado é de $0{,}8\,\text{N}$.
04)
A constante elástica da mola é de $80\,\text{N/m}$.
08)
A energia potencial elástica da mola é de $3\,\text{mJ}$.

Alternativas corretas: 01 + 02 + 08. Somatório: 11.

Resolução

A figura forma um triângulo retângulo $30$-$40$-$50$, de modo que $\sin\theta=\frac{30}{50}=0{,}6$ e $\cos\theta=\frac{40}{50}=0{,}8$. Como $m=0{,}1\,\text{kg}$, o peso vale $P=mg=1\,\text{N}$.

01) Verdadeira. No equilíbrio ao longo do plano, $F_e=P\sin\theta=1\cdot0{,}6=0{,}6\,\text{N}$.

02) Verdadeira. A força de contato normal vale $N=P\cos\theta=1\cdot0{,}8=0{,}8\,\text{N}$.

04) Falsa. Pela lei de Hooke, com $x=10\,\text{mm}=0{,}01\,\text{m}$: $k=\frac{F_e}{x}=\frac{0{,}6}{0{,}01}=60\,\text{N/m}$.

08) Verdadeira. $E_{pe}=\frac12kx^2=\frac12\cdot60\cdot(0{,}01)^2=0{,}003\,\text{J}=3\,\text{mJ}$.

Somatório: 01 + 02 + 08 = 11.

26

Termologia — Termodinâmica — Transformação isobárica de gás ideal

Gás ideal monoatômico • Transformação isobárica • Trabalho • Energia interna

Um mol de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação isobárica. Inicialmente, o gás está a uma pressão de $3\cdot10^5\,\text{N/m}^2$ e ocupa um volume de $8{,}3\cdot10^{-3}\,\text{m}^3$. O gás recebe $3112{,}5\,\text{J}$ de calor e se expande, ocupando um volume de $12{,}45\cdot10^{-3}\,\text{m}^3$. Em relação ao exposto, assinale o que for correto.

Dado: $R=\text{constante dos gases}=8{,}3\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}$
01)
A temperatura inicial do gás é de $300\,\text{K}$.
02)
O trabalho realizado pelo gás é de $1245\,\text{J}$.
04)
A variação da energia interna do gás é de $1867{,}5\,\text{J}$.
08)
A variação da temperatura do gás é de $150\,\text{K}$.

Alternativas corretas: 01 + 02 + 04 + 08. Somatório: 15.

Resolução

01) Verdadeira. Pela equação de Clapeyron, $T_1=\frac{P_1V_1}{nR}=\frac{3\cdot10^5\cdot8{,}3\cdot10^{-3}}{8{,}3}=300\,\text{K}$.

02) Verdadeira. Em transformação isobárica, $W=P\Delta V=3\cdot10^5(12{,}45-8{,}3)\cdot10^{-3}=1245\,\text{J}$.

04) Verdadeira. Pela 1ª Lei da Termodinâmica, $\Delta U=Q-W=3112{,}5-1245=1867{,}5\,\text{J}$.

08) Verdadeira. Como $T\propto V$ em uma transformação isobárica, $T_2=T_1\frac{V_2}{V_1}=300\cdot\frac{12{,}45}{8{,}3}=450\,\text{K}$. Assim, $\Delta T=150\,\text{K}$.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

27

Termologia — Termodinâmica — Ciclo de Carnot e rendimento

Ciclo de Carnot • Rendimento • Calor • Trabalho

Uma máquina térmica funciona de acordo com o ciclo de Carnot, tendo um rendimento de 25% quando a temperatura da fonte quente é de 119 °C e a fonte fria é o ar atmosférico. Considerando que a fonte quente fornece 2000 calorias por ciclo, assinale o que for correto.

Dado: $1\,\text{cal}\cong4\,\text{J}$
01)
O calor rejeitado para a fonte fria, a cada ciclo, é de 1200 cal.
02)
A temperatura da fonte fria é menor que 22 °C.
04)
Uma máquina térmica, operando de acordo com o ciclo de Carnot, não pode ter um rendimento de 100%.
08)
O trabalho realizado pela máquina, a cada ciclo, é de 3200 J.

Alternativas corretas: 02 + 04. Somatório: 6.

Resolução

Para Carnot, $\eta=1-\frac{T_f}{T_q}$. Como $T_q=119+273=392\,\text{K}$ e $\eta=0{,}25$, resulta $T_f=0{,}75\cdot392=294\,\text{K}=21\,{}^{\circ}\text{C}$.

01) Falsa. $W=\eta Q_q=0{,}25\cdot2000=500\,\text{cal}$, de modo que $Q_f=Q_q-W=1500\,\text{cal}$.

02) Verdadeira. A fonte fria está a aproximadamente $21\,{}^{\circ}\text{C}$, portanto abaixo de $22\,{}^{\circ}\text{C}$.

04) Verdadeira. Para uma máquina de Carnot, $\eta=1-\frac{T_f}{T_q}$. Rendimento de 100% exigiria $T_f=0\,\text{K}$, condição fisicamente inatingível.

08) Falsa. O trabalho por ciclo é $500\,\text{cal}\cong2000\,\text{J}$, e não $3200\,\text{J}$.

Somatório: 02 + 04 = 6.

28

Termologia — Calorimetria — Calor latente de fusão

Curva de aquecimento • Calor específico • Calor latente • Fusão

Um sólido de massa 100 g é aquecido sob pressão constante, superior à do ponto triplo, conforme figura abaixo. A partir da curva de aquecimento do sólido, assinale o que for correto.

Curva de aquecimento da questão 28, com temperatura em função do calor fornecido
01)
O calor específico do sólido é de $0{,}025\,\text{cal/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}$.
02)
O calor latente de fusão do material é de $3\,\text{cal/g}$.
04)
Entre os pontos B e C da curva, há a coexistência das fases sólida e líquida do material.
08)
De acordo com a figura, a temperatura de fusão do sólido é de 80 °C.

Alternativas corretas: 01 + 04 + 08. Somatório: 13.

Resolução

01) Verdadeira. De A a B, o sólido recebe $Q=100\,\text{cal}$ e sua temperatura varia de $40$ para $80\,{}^{\circ}\text{C}$. Assim, $c=\frac{Q}{m\Delta T}=\frac{100}{100\cdot40}=0{,}025\,\text{cal/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}$.

02) Falsa. No patamar B-C, $Q_L=300-100=200\,\text{cal}$. Portanto, $L_f=\frac{200}{100}=2\,\text{cal/g}$.

04) Verdadeira. B-C é um patamar de temperatura constante durante a fusão; nesse intervalo coexistem as fases sólida e líquida.

08) Verdadeira. O patamar de fusão ocorre a $80\,{}^{\circ}\text{C}$.

Somatório: 01 + 04 + 08 = 13.