Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UEPG PSS 2 2022 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física do Processo Seletivo Seriado 2 de 2022.

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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Mecânica — Hidrostática — Stevin, Pascal e Arquimedes

Stevin • Pascal • Arquimedes

O estudo da Estática dos Fluidos é fundamental a várias aplicações na vida prática. Os princípios de Stevin, Pascal e Arquimedes são imprescindíveis para o êxito desse estudo. Em relação a essa área da Física, assinale o que for correto.

01)
Uma das consequências do princípio de Stevin é que, num fluido em equilíbrio, os pontos que suportam a mesma pressão pertencem a um mesmo plano horizontal.
02)
A prensa hidráulica é uma aplicação prática do Princípio de Pascal que permite multiplicar o trabalho aplicado em um dos êmbolos da prensa por um certo fator.
04)
Se construirmos um gráfico representando a variação da pressão de um fluido com a profundidade, este será uma reta.
08)
Se um cubo de madeira de densidade $0{,}6\,\mathrm{g/cm^3}$ for colocado em óleo, cuja densidade vale $0{,}8\,\mathrm{g/cm^3}$, a fração de seu volume que ficará emersa será de 25%.

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

Resolução

01) Verdadeira. Em um mesmo fluido em equilíbrio, a pressão depende da profundidade. Assim, pontos situados no mesmo plano horizontal apresentam a mesma pressão.

02) Falsa. A prensa hidráulica pode multiplicar a força, mas não o trabalho. Idealmente, o aumento de força é compensado por um deslocamento menor do êmbolo.

04) Verdadeira. Pela relação de Stevin, $p=p_0+\rho gh$. Para $\rho$ e $g$ constantes, a pressão varia linearmente com a profundidade.

08) Verdadeira. Em equilíbrio de flutuação, $\frac{V_{\text{imerso}}}{V}=\frac{\rho_{\text{madeira}}}{\rho_{\text{óleo}}}=\frac{0{,}6}{0{,}8}=0{,}75$. Portanto, 75% do volume fica imerso e 25% fica emerso.

Somatório: 01 + 04 + 08 = 13.

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Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação de sólidos e líquidos

Sólidos • Líquidos • Dilatação aparente

A dilatação dos corpos sólidos e dos líquidos traz consequências, muitas vezes trágicas, quando, na vida prática, não são levados em conta seus efeitos. No que se refere a esse assunto, assinale o que for correto.

01)
Como a água tem um comportamento chamado anômalo frente a certas variações de temperatura, podemos afirmar que, quando sua temperatura passa de 10 °C para 50 °C, seu volume diminui.
02)
Para variações de temperatura não muito elevadas, o coeficiente de dilatação superficial ($\beta$) para um certo material é praticamente igual ao dobro do seu coeficiente de dilatação linear ($\alpha$).
04)
Quando um termômetro de mercúrio é aquecido, o vidro se dilata menos do que o mercúrio. Logo, podemos afirmar que o coeficiente de dilatação aparente do mercúrio, nesse recipiente de vidro, é menor do que o real.
08)
Uma barra de metal de comprimento $L$ a 0 °C, quando aquecida a 125 °C, sofreu uma dilatação, passando a ter um comprimento igual a 100,5% de seu comprimento inicial. Logo, podemos afirmar que o coeficiente de dilatação superficial do material ($\beta$) que constitui a barra vale $8\times10^{-5}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$.

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

Resolução

01) Falsa. A anomalia da água é relevante entre 0 °C e 4 °C. Acima de 4 °C, ao ser aquecida de 10 °C para 50 °C, a água apresenta dilatação normal e seu volume aumenta.

02) Verdadeira. Para sólidos isotrópicos e pequenas variações de temperatura, vale aproximadamente $\beta=2\alpha$.

04) Verdadeira. O coeficiente de dilatação aparente é a diferença entre o coeficiente real do líquido e o coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente. Logo, é menor do que o coeficiente real.

08) Verdadeira. Como $L_f=1{,}005L$, temos $\Delta L=0{,}005L$. Então, $\alpha=\frac{\Delta L}{L\Delta T}=\frac{0{,}005}{125}=4\times10^{-5}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$. Assim, $\beta\approx2\alpha=8\times10^{-5}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.

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Termologia — Termodinâmica — Calor específico e segunda lei

Calor específico • Gases • 2ª Lei da Termodinâmica

A Termologia é um dos ramos da Física que estuda fenômenos presentes em nosso dia a dia. Nesse âmbito, assinale o que for correto.

Dado: $1\,\mathrm{atm}=760\,\mathrm{mmHg}$
01)
O calor específico das substâncias é uma característica delas e varia com a temperatura.
02)
Um recipiente contém 400 g de oxigênio a 0 °C à pressão de 76 cmHg. Essa massa de gás é aquecida até 102 °C, a volume constante. Considerando que o comportamento é de um gás ideal, sua pressão passará a ser menor do que 1,3 atm.
04)
A 2ª Lei da Termodinâmica, muitas vezes, é também denominada Princípio da Degradação da Energia, pelo fato de que é impossível converter integralmente calor em outra forma de energia.
08)
No processo de propagação por condução de calor, sempre haverá transporte de matéria.

Alternativas corretas: 01 + 04. Somatório: 5.

Resolução

01) Verdadeira. O calor específico é uma propriedade característica da substância e, em geral, pode variar com a temperatura e com o estado físico.

02) Falsa. A pressão inicial é $76\,\mathrm{cmHg}=760\,\mathrm{mmHg}=1\,\mathrm{atm}$. Como o volume é constante, $\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}$. Assim, $P_2=1\times\frac{375}{273}\approx1{,}37\,\mathrm{atm}$, valor maior que $1{,}3\,\mathrm{atm}$.

04) Verdadeira. A 2ª Lei estabelece uma limitação para a conversão de calor em trabalho: nenhuma máquina térmica cíclica pode transformar integralmente em trabalho o calor recebido de uma única fonte.

08) Falsa. Na condução térmica há transferência de energia por interações microscópicas entre as partículas, sem transporte macroscópico de matéria.

Somatório: 01 + 04 = 5.

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Ondulatória — Ondas — Equação da onda e espectro

Espectro eletromagnético • Fase • Equação da onda

O estudo das ondas, sejam elas mecânicas ou eletromagnéticas, é imprescindível para o desenvolvimento de novas tecnologias. A respeito desse ramo da Física, assinale o que for correto.

01)
O conjunto de todas as radiações eletromagnéticas constitui o espectro eletromagnético. Uma estreita faixa dessas radiações é passível de impressionar nossa retina. Dentro dessa faixa do espectro que é visível, a onda de maior frequência é a que para nós se apresenta como a cor violeta.
02)
Dois pontos de um gráfico $y\times x$ de duas ondas, em que $y$ representa a vibração e $x$, a propagação, estarão em concordância de fase quando a diferença entre suas fases (defasagem) for um múltiplo par de $\pi$ radianos.
04)
A equação de uma onda é $y=\frac{1}{4}\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{0{,}4}-\frac{x}{0{,}2}\right)\right]$, em unidades do SI. Logo, podemos afirmar que a frequência dessa onda vale 2,5 Hz.
08)
Sabendo que a velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo vale $3\times10^5\,\mathrm{km/s}$ e que um angstrom (Å) vale $10^{-10}\,\mathrm{m}$, podemos afirmar que a frequência de certa radiação, cujo comprimento de onda vale 6 000 Å, vale $5\times10^{14}\,\mathrm{Hz}$.

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

Resolução

01) Verdadeira. No espectro visível, a frequência aumenta do vermelho para o violeta. Portanto, a luz violeta possui a maior frequência da faixa visível.

02) Verdadeira. Pontos em concordância de fase apresentam defasagem $\Delta\varphi=2k\pi$, com $k$ inteiro, isto é, um múltiplo par de $\pi$.

04) Verdadeira. Comparando com $y=A\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{T}-\frac{x}{\lambda}\right)\right]$, temos $T=0{,}4\,\mathrm{s}$. Logo, $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0{,}4}=2{,}5\,\mathrm{Hz}$.

08) Verdadeira. $\lambda=6000\,\text{Å}=6000\times10^{-10}\,\mathrm{m}=6\times10^{-7}\,\mathrm{m}$. Como $c=3\times10^8\,\mathrm{m/s}$, $f=\frac{c}{\lambda}=\frac{3\times10^8}{6\times10^{-7}}=5\times10^{14}\,\mathrm{Hz}$.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

25

Termologia — Gases — Trabalho no diagrama p × V

Diagrama p × V • Trabalho • Equação de estado

Analise o diagrama $p\times V$ a seguir, que representa o comportamento de um gás ideal que passa de um estado A para um estado C, em que a temperatura vale 27 °C. Com base nesses dados, assinale o que for correto.

Dados: $1\,\mathrm{cal}=4\,\mathrm{J}$
$R=8{,}3\,\mathrm{J\,K^{-1}/mol}$
Diagrama pressão por volume da questão 25, com os estados A, B e C
01)
O trabalho realizado na transformação de A para C vale 350 cal.
02)
A transformação de B para C é isobárica.
04)
O número de mols do gás é menor do que 0,5.
08)
Se a transformação fosse direta de A para C, esta seria necessariamente isotérmica.

Alternativas corretas: 01 + 02 + 04. Somatório: 7.

Resolução

01) Verdadeira. De A para B, o trabalho é a área do trapézio sob o gráfico: $W_{AB}=\frac{100+20}{2}(20-10)=600\,\mathrm{J}$. De B para C: $W_{BC}=20(60-20)=800\,\mathrm{J}$. Logo, $W_{AC}=1400\,\mathrm{J}=350\,\mathrm{cal}$.

02) Verdadeira. No trecho B → C, a pressão permanece constante em $20\,\mathrm{Pa}$ enquanto o volume aumenta. Portanto, a transformação é isobárica.

04) Verdadeira. No estado C, $T=27\,{}^{\circ}\mathrm{C}=300\,\mathrm{K}$, $p=20\,\mathrm{Pa}$ e $V=60\,\mathrm{m^3}$. Pela equação $pV=nRT$, $n=\frac{20\times60}{8{,}3\times300}\approx0{,}48\,\mathrm{mol}\mathrel{<}0{,}5\,\mathrm{mol}$.

08) Falsa. Uma transformação direta entre A e C não é necessariamente isotérmica. Além disso, para a mesma quantidade de gás, $p_AV_A=1000\,\mathrm{J}$ e $p_CV_C=1200\,\mathrm{J}$, portanto as temperaturas dos estados A e C não são iguais.

Somatório: 01 + 02 + 04 = 7.