Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UEPG PSS 3 2021 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física do Processo Seletivo Seriado 3 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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Eletricidade — Eletrodinâmica — Geradores, ponte e associação

Gerador • Gráfico i × t • Ponte de Wheatstone • Resistor equivalente

Na Eletrodinâmica, estudamos, entre outros conceitos, o comportamento das cargas elétricas em movimento ordenado e alguns de seus efeitos. A respeito desses fenômenos, assinale o que for correto.

Circuito entre os terminais A e B: resistor de 3 Ω entre A e B; resistor de 4 Ω de A até um nó; do nó, um resistor de 6 Ω até B e outro de 6 Ω pela parte inferior até B
01)
A curva característica de um gerador, num gráfico $U \times i$, onde $U$ se refere à d.d.p entre seus terminais e $i$, à intensidade de corrente elétrica que o atravessa, é um segmento de reta que obedece à relação matemática $U = \varepsilon + ri$, sendo que $\varepsilon$ é sua fem e $r$, sua resistência elétrica interna.
02)
No gráfico $i \times t$, onde $i$ representa a intensidade de corrente e $t$, o tempo, a área abaixo da curva nos fornece, numericamente, a quantidade de carga que atravessa uma secção reta do condutor entre os instantes considerados.
04)
Em uma ponte de Wheatstone, em equilíbrio, os produtos das resistências opostas são iguais.
08)
No circuito representado a seguir, a resistência equivalente entre os terminais A e B vale $2{,}1\,\Omega$.

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

Resolução

01) Falsa. A relação do gerador é $U=\varepsilon-ri$, pois a d.d.p. útil é a fem menos a queda na resistência interna. O sinal “+” da afirmação está errado.

02) Verdadeira. Como $q=\int i\,dt$, a área sob a curva $i\times t$ é numericamente a carga que atravessa a secção do condutor.

04) Verdadeira. No equilíbrio da ponte, $R_1R_3=R_2R_4$: os produtos das resistências opostas são iguais.

08) Verdadeira. Os dois resistores de $6\,\Omega$ ligados do nó até B estão em paralelo: $3\,\Omega$. Em série com o de $4\,\Omega$: $7\,\Omega$. Esse ramo está em paralelo com o de $3\,\Omega$: $R_{eq}=\dfrac{7\cdot3}{7+3}=2{,}1\,\Omega$.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.

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Óptica — Óptica da visão — Visão, lentes, prismas e espelhos

Hipermetropia • Focos de lentes • Prismas de reflexão total • Espelho convexo

Óptica é uma área da Física que pode ser dividida, para melhor análise, em Óptica Física e Óptica Geométrica. Analisando os fenômenos que são estudados dentro desse contexto, assinale o que for correto.

01)
O olho hipermetrope apresenta um encurtamento em relação ao normal. A correção desse defeito de visão pode ser realizada com o uso de lentes convergentes.
02)
Os focos principais (objeto e imagem) das lentes convergentes têm natureza real e os das lentes divergentes, natureza virtual.
04)
Os prismas de reflexão total são os prismas de Amici e de Porro. O primeiro nos oferece desvio de $90^\circ$ para raios que incidem perpendicularmente a seus catetos, e o segundo, desvios de $180^\circ$, quando os raios incidem perpendicularmente à sua hipotenusa.
08)
Defronte de um espelho convexo de raio $R$, é colocado perpendicularmente sobre o eixo principal um objeto real a uma distância $R/5$ do espelho. Nesse caso, a imagem oferecida por esse espelho será virtual, direita e com um tamanho maior que 70% do tamanho do objeto.

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

Resolução

01) Verdadeira. No olho hipermetrope o globo ocular é curto (ou o sistema óptico é pouco convergente), e a imagem se forma atrás da retina. A correção usa lentes convergentes.

02) Verdadeira. Em lentes convergentes, os focos são reais (cruzamento de raios); em lentes divergentes, são virtuais (cruzamento de prolongamentos).

04) Verdadeira. O prisma de Amici, de ângulos $45^\circ$–$45^\circ$–$90^\circ$, com incidência normal em um cateto, desvia o raio em $90^\circ$. O de Porro, com incidência normal na hipotenusa, produz duas reflexões totais e desvio de $180^\circ$.

08) Verdadeira. Espelho convexo: $f=-R/2$ e $p=R/5$. Então $\dfrac1{p'}=\dfrac1f-\dfrac1p=-\dfrac2R-\dfrac5R=-\dfrac7R$, logo $p'=-R/7$ (imagem virtual e direita). Aumento: $A=-\dfrac{p'}{p}=\dfrac{R/7}{R/5}=\dfrac57\approx71\%>70\%$.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

23

Eletricidade — Eletrostática — Campo e potencial elétricos

Ionização • Elétron em campo uniforme • Grandezas vetoriais • d.d.p. e corrente

No âmbito do eletromagnetismo, assinale o que for correto.

01)
Um átomo ionizado tem carga elétrica não nula porque o número de seus nêutrons diminui quando ele se ioniza.
02)
Um elétron penetra com velocidade $\vec v$, paralelamente e no mesmo sentido em um campo elétrico uniforme. O movimento desse elétron será, a partir desse instante, retilíneo, uniforme e retardado, até parar; e, em seguida, será acelerado.
04)
As grandezas campo elétrico, força elétrica e potencial elétrico são todas vetoriais.
08)
Quando dois pontos de um circuito, com potenciais diferentes, são ligados por um condutor, haverá movimento ordenado de cargas elétricas.

Alternativas corretas: 08. Somatório: 08.

Resolução

01) Falsa. A ionização altera o número de elétrons, não o de nêutrons. A carga líquida não nula vem do desequilíbrio entre prótons e elétrons.

02) Falsa. A trajetória é retilínea e o movimento é primeiro retardado e depois acelerado, mas a aceleração constante torna o movimento uniformemente variado, não “uniforme”. Por essa afirmação, o gabarito oficial (retificado) a considera falsa.

04) Falsa. O campo elétrico e a força elétrica são vetoriais, mas o potencial elétrico é grandeza escalar.

08) Verdadeira. Uma d.d.p. entre dois pontos ligados por um condutor estabelece um campo elétrico no fio e, portanto, movimento ordenado de cargas (corrente elétrica).

Somatório: 08 = 08.

24

Física Moderna — Efeito fotoelétrico — Fótons e velocidade da luz

Efeito fotoelétrico • Postulados da relatividade • Função trabalho

A respeito dos conceitos estudados na Física Moderna, assinale o que for correto.

Dados: $c = 3\times10^{8}\,\mathrm{m/s}$; constante de Planck $h = 6{,}4\times10^{-34}\,\mathrm{J\cdot s}$; $1\,\mathrm{eV}=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{J}$.
01)
No efeito fotoelétrico, o número de elétrons “arrancados” de um metal aumenta com o aumento da intensidade da radiação incidente.
02)
A velocidade da luz vale $300\,000\,\mathrm{km/s}$ somente quando medida em relação ao éter.
04)
A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para todos os observadores, qualquer que seja o seu movimento ou o movimento da fonte.
08)
Uma radiação de comprimento de onda igual a $2\times10^{-7}\,\mathrm{m}$ incide na superfície de um metal ocasionando a ejeção de elétrons. A energia cinética máxima desses elétrons vale $0{,}6\,\mathrm{eV}$. Portanto, a função trabalho deste material vale $5{,}4\,\mathrm{eV}$.

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

Resolução

01) Verdadeira. Acima da frequência de corte, mais intensidade significa mais fótons por segundo e, portanto, mais elétrons ejetados (maior corrente de saturação).

02) Falsa. A existência do éter foi descartada (Michelson-Morley). A luz tem $c\approx300\,000\,\mathrm{km/s}$ no vácuo em qualquer referencial.

04) Verdadeira. É o segundo postulado da Relatividade Restrita: $c$ é invariante para todos os observadores inerciais.

08) Verdadeira. $E=\dfrac{hc}{\lambda}=\dfrac{6{,}4\times10^{-34}\cdot3\times10^{8}}{2\times10^{-7}}=9{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{J}=6{,}0\,\mathrm{eV}$. Como $E=\phi+E_c$, $\phi=6{,}0-0{,}6=5{,}4\,\mathrm{eV}$.

Somatório: 01 + 04 + 08 = 13.

25

Eletricidade — Eletrostática — Capacitores

Campo entre placas • Capacitância da esfera • Associação • Energia

A respeito dos capacitores, assinale o que for correto.

01)
O campo elétrico entre as placas de um capacitor plano é inversamente proporcional à distância entre suas placas.
02)
A capacitância ou capacidade de um condutor esférico depende apenas de sua geometria, ou seja, de seu raio, e do meio onde ele se encontra.
04)
Um capacitor de capacitância $40\,\mu\mathrm{F}$ é carregado a uma d.d.p de $1200\,\mathrm{V}$. Seus terminais são ligados em paralelo a um capacitor de $10\,\mu\mathrm{F}$, descarregado. Após o equilíbrio, as cargas finais dos capacitores terão os valores iguais a $4\,\mu\mathrm{C}$ e $16\,\mu\mathrm{C}$, respectivamente.
08)
A função básica dos capacitores é armazenar energia em seu campo magnético.

Alternativas corretas: 01 + 02. Somatório: 03.

Resolução

01) Verdadeira. Com a d.d.p. $U$ mantida, $E=U/d$, inversamente proporcional a $d$ (critério do gabarito oficial).

02) Verdadeira. Para a esfera, $C=4\pi\varepsilon R$: depende só do raio e do meio.

04) Falsa. Carga inicial: $Q=40\,\mu\mathrm{F}\cdot1200\,\mathrm{V}=48\,\mathrm{mC}$. No equilíbrio, $V=\dfrac{48\,\mathrm{mC}}{50\,\mu\mathrm{F}}=960\,\mathrm{V}$, e as cargas finais são $38{,}4\,\mathrm{mC}$ e $9{,}6\,\mathrm{mC}$, não $4\,\mu\mathrm{C}$ e $16\,\mu\mathrm{C}$.

08) Falsa. Capacitores armazenam energia no campo elétrico entre as placas, não em campo magnético.

Somatório: 01 + 02 = 03.