Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UEPG PSS 2 2021 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física do Processo Seletivo Seriado 2 de 2021.

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.

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Termologia — Termodinâmica — Fases, gases e isolamento térmico

Temperatura crítica • Ponto triplo • Isoterma • Isolante térmico

A Termologia é um ramo da Física que, para melhor análise, é dividido em Termometria, Calorimetria, Dilatação e Termodinâmica. Nesse âmbito, assinale o que for correto.

01)
Acima da temperatura crítica, uma substância não pode estar em estado líquido.
02)
No diagrama de fase de uma dada substância, o ponto tríplice (ou triplo) corresponde às condições de temperatura e pressão nas quais coexistem as fases sólida, líquida e gasosa.
04)
Numa transformação isotérmica de um gás ideal, quando a pressão ($p$) cresce, o volume ($V$) diminui. Desse modo, o gráfico $p \times V$ representativo desse fenômeno será uma reta decrescente.
08)
Sentimo-nos mais aquecidos quando estamos com um casaco de lã porque a lã fornece calor para nosso corpo.

Alternativas corretas: 01 + 02. Somatório: 03.

Resolução

01) Verdadeira. Acima da temperatura crítica, a substância é gás (vapor não liquefazível por compressão isotérmica) ou fluido supercrítico; não existe fase líquida.

02) Verdadeira. O ponto triplo é o único par $(T,p)$ em que sólido, líquido e vapor coexistem em equilíbrio.

04) Falsa. Na isoterma, $pV=\text{constante}$: o gráfico $p\times V$ é uma hipérbole equilátera, não uma reta.

08) Falsa. A lã é isolante térmico: reduz a perda de calor do corpo para o ambiente. Ela não fornece calor.

Somatório: 01 + 02 = 03.

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Termologia — Gases — Lei geral e equação de Clapeyron

Transformações gasosas • Isocórica • Trabalho no gráfico p × V • Sangria

Sobre a expressão para a lei geral dos gases perfeitos e a equação de Clapeyron, assinale o que for correto.

01)
Uma determinada massa de gás ideal teve sua pressão triplicada e seu volume dobrado. Logo, podemos dizer que sua temperatura caiu para a sexta parte da inicial.
02)
Numa transformação isocórica, a pressão e a temperatura de uma determinada massa gasosa tornam-se diretamente proporcionais.
04)
Nos gráficos $p \times V$, em que $p$ é a pressão e $V$ o volume, e que representam transformações gasosas, a área abaixo da curva nos fornece numericamente o valor do trabalho realizado no processo.
08)
Um reservatório indilatável contém 20 kg de gás ideal à pressão de 5 atm. Sangra-se o reservatório de tal modo que a pressão cai para 4,5 atm. Supondo que a temperatura não varie, podemos dizer que a massa de gás retirada do reservatório foi de 2 kg.

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

Resolução

01) Falsa. Da lei geral, $\dfrac{p_1V_1}{T_1}=\dfrac{p_2V_2}{T_2}$: $T_2=\dfrac{3p\cdot2V}{pV}T_1=6\,T_1$. A temperatura sextuplicou, não caiu.

02) Verdadeira. Com $V$ e $n$ constantes, $p=\dfrac{nR}{V}T$: $p$ é diretamente proporcional a $T$ (absoluta).

04) Verdadeira. Como $\tau=\int p\,dV$, a área sob a curva no diagrama $p\times V$ é numericamente o trabalho.

08) Verdadeira. Com $V$ e $T$ constantes, $p\propto m$. Assim, $m_f=20\cdot\dfrac{4{,}5}{5}=18\,\mathrm{kg}$, e foram retirados $20-18=2\,\mathrm{kg}$.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.

23

Termologia — Termodinâmica — Substâncias anômalas e pressão

Anomalia da água • Fusão e pressão • Vaporização • Ebulição no Everest

A maioria das substâncias, quando aquecidas, aumentam de volume; e, se resfriadas, diminuem seu volume (a uma pressão constante). Porém, existem algumas substâncias chamadas anômalas que, em certas faixas de temperatura, têm comportamento diverso do descrito. Analisando esse fenômeno, assinale o que for correto.

01)
A faixa de temperatura para a anormalidade da água é de $0\,^\circ\mathrm{C}$ a $100\,^\circ\mathrm{C}$.
02)
Para as substâncias ditas anômalas, se a pressão aumenta, a temperatura de fusão diminui.
04)
Tanto para as substâncias puras em geral como para as classificadas como anômalas, um aumento de pressão acarreta um aumento em suas temperaturas de vaporização e de sublimação.
08)
No alto do Monte Everest, a temperatura de ebulição da água é maior que $100\,^\circ\mathrm{C}$, já que nesse local a pressão atmosférica é menor que no nível do mar.

Alternativas corretas: 02 + 04. Somatório: 06.

Resolução

01) Falsa. A anomalia da água ocorre entre $0\,^\circ\mathrm{C}$ e $4\,^\circ\mathrm{C}$ (volume mínimo em $4\,^\circ\mathrm{C}$), não até $100\,^\circ\mathrm{C}$.

02) Verdadeira. Substâncias anômalas (como a água) contraem-se ao fundir. Pelo princípio de Le Chatelier, aumentar a pressão favorece a fase de menor volume (a líquida), o que reduz a temperatura de fusão.

04) Verdadeira. Vaporização e sublimação ocorrem com aumento de volume em qualquer substância. Por isso, aumentar a pressão desloca essas mudanças para temperaturas mais altas.

08) Falsa. No Everest a pressão é menor, e a água ferve a uma temperatura menor que $100\,^\circ\mathrm{C}$ (cerca de $70\,^\circ\mathrm{C}$), não maior.

Somatório: 02 + 04 = 06.

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Ondulatória — Ondas — Propagação, difração e efeito Doppler

Pulso em corda • Ondas não senoidais • Difração • Efeito Doppler

Denomina-se onda uma perturbação que se propaga num meio material ou não. A respeito dos fenômenos ondulatórios, assinale o que for correto.

Dado: velocidade do som = $340\,\mathrm{m/s}$.
01)
A velocidade de propagação do pulso em uma corda depende da força de tração nela aplicada e de sua densidade linear.
02)
Existem ondas não cossenoidais, como as ondas quadradas e as ondas dente-de-serra. Os conceitos de frequência e de comprimento de onda são válidos também para esses tipos de ondas.
04)
Ondas de luz também sofrem difração, porém o fenômeno só será nítido quando as dimensões da abertura, ou do obstáculo, forem da mesma ordem de grandeza do comprimento da onda incidente.
08)
A velocidade máxima permitida em um dado trecho de uma rodovia é de $72\,\mathrm{km/h}$. A sirene de um posto rodoviário emite uma frequência de $660\,\mathrm{Hz}$. Um policial nesse posto dispõe de um medidor de frequências sonoras. Podemos afirmar, então, que ele deverá multar um certo motorista que dirige um veículo, caso verifique em seu medidor de frequências, quando estiverem emparelhados, um valor de $720\,\mathrm{Hz}$.

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

Resolução

01) Verdadeira. Pela equação de Taylor, $v=\sqrt{T/\mu}$: a velocidade depende da tração $T$ e da densidade linear $\mu$.

02) Verdadeira. Ondas quadradas e dente-de-serra são periódicas, com período e frequência bem definidos (e comprimento de onda associado). São combinações de ondas senoidais (Fourier).

04) Verdadeira. A difração é nítida quando a abertura ou o obstáculo tem dimensões comparáveis a $\lambda$. Para a luz ($\lambda\sim10^{-7}\,\mathrm{m}$), isso exige fendas muito estreitas.

08) Verdadeira. O limite $72\,\mathrm{km/h}=20\,\mathrm{m/s}$ corresponde a $f=660\cdot\dfrac{340}{340-20}\approx701\,\mathrm{Hz}$ (carro se aproximando do posto com a fonte em repouso). Como $720\,\mathrm{Hz}>701\,\mathrm{Hz}$, o carro está acima do limite ($v\approx28\,\mathrm{m/s}\approx102\,\mathrm{km/h}$), e deve ser multado.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

25

Mecânica — Dinâmica — Movimento harmônico simples

Sistema massa-mola • Período • Força restauradora • Velocidade máxima

Uma mola vertical ideal tem um corpo de $600\,\mathrm{g}$ fixado em sua extremidade livre. Esse corpo é cuidadosamente baixado $30\,\mathrm{cm}$ a partir do ponto de equilíbrio do conjunto e então liberado, passando a oscilar em movimento harmônico simples (MHS). Analise essa situação e assinale o que for correto.

01)
Se a massa do corpo fosse o dobro desse valor, o período seria duas vezes maior.
02)
Se o módulo do valor máximo da força restauradora, nesse caso, for de $90\,\mathrm{N}$, a constante elástica da mola terá o valor de $300\,\mathrm{N/m}$.
04)
Se a mola for distendida somente $15\,\mathrm{cm}$, seu período não irá se alterar.
08)
A velocidade máxima do corpo é menor que $7\,\mathrm{m/s}$.

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

Resolução

01) Falsa. $T=2\pi\sqrt{m/k}$: dobrar $m$ multiplica o período por $\sqrt2\approx1{,}41$, não por 2.

02) Verdadeira. A força restauradora é máxima na amplitude $A=0{,}30\,\mathrm{m}$: $F=kA\Rightarrow k=\dfrac{90}{0{,}30}=300\,\mathrm{N/m}$.

04) Verdadeira. No MHS o período não depende da amplitude (isocronismo): $T=2\pi\sqrt{m/k}$.

08) Verdadeira. Com $k=300\,\mathrm{N/m}$: $\omega=\sqrt{k/m}=\sqrt{300/0{,}6}=\sqrt{500}\approx22{,}4\,\mathrm{rad/s}$ e $v_{máx}=\omega A\approx22{,}4\cdot0{,}30\approx6{,}7\,\mathrm{m/s}<7\,\mathrm{m/s}$.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.