Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UEPG PSS 3 2024 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física do Processo Seletivo Seriado 3 de 2024, com respostas e resoluções.

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.

31

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e associação de lâmpadas

Potência • Resistência • Associação

Dispõe-se de duas lâmpadas, com os seguintes dados nominais: (20 W, 120 V) e (60 W, 120 V). Nesse contexto, analise as afirmações e assinale o que for correto.

01)
Ambas as lâmpadas acenderão com seu brilho normal quando ligadas em série a uma fonte de tensão de 240 V.
02)
A resistência da lâmpada de maior potência vale 240 Ω.
04)
Ligando-se as duas lâmpadas em série a uma tomada de 120 V, a lâmpada de menor potência irá queimar.
08)
Para que o funcionamento das lâmpadas seja normal, de acordo com seus dados nominais, elas deverão ser ligadas em paralelo a uma tomada de 120 V.

Alternativas corretas: 02 + 08. Somatório: 10.

Resolução

Para cada lâmpada, $R=V^2/P$.

$R_{20}=120^2/20=720\,\Omega$ e $R_{60}=120^2/60=240\,\Omega$.

01) Falsa. Em série, as tensões não se dividem igualmente; as lâmpadas não operam ambas em 120 V.

02) Verdadeira. A lâmpada de 60 W tem resistência de $240\,\Omega$.

04) Falsa. Em 120 V e em série, a corrente é menor que a nominal das duas; a lâmpada de 20 W não queima.

08) Verdadeira. Em paralelo com 120 V, cada lâmpada recebe sua tensão nominal.

Somatório: 02 + 08 = 10.

32

Eletricidade — Eletrodinâmica — Instrumentos de medida elétrica

Ohmímetro • Amperímetro • Voltímetro

Entre os aparelhos utilizados para medir grandezas elétricas temos o ohmímetro, o amperímetro e o voltímetro. A respeito da construção e da utilização desses aparelhos, assinale o que for correto.

01)
O ohmímetro é utilizado para medir resistências elétricas.
02)
Para a construção de um amperímetro, utiliza-se um galvanômetro ligado em paralelo a uma resistência muito pequena chamada SHUNT.
04)
O amperímetro e o voltímetro devem ser ligados em série com os dispositivos a serem medidos.
08)
O voltímetro ideal tem resistência nula.

Alternativas corretas: 01 + 02. Somatório: 03.

Resolução

01) Verdadeira. O ohmímetro mede resistência elétrica.

02) Verdadeira. O amperímetro é obtido com um galvanômetro associado em paralelo a um shunt de baixa resistência.

04) Falsa. O amperímetro é ligado em série; o voltímetro, em paralelo.

08) Falsa. O voltímetro ideal tem resistência infinita.

Somatório: 01 + 02 = 03.

33

Eletricidade — Capacitores — Capacitor em circuito com gerador

Circuito elétrico

Em relação ao circuito representado a seguir, no qual temos um gerador, um resistor, e um capacitor carregado, assinale o que for correto.

Dados: $\varepsilon=20\,\mathrm{V}$
$r=1\,\Omega$
$R=4\,\Omega$
$C=2\,\mathrm{pF}$
Circuito da questão 33 com gerador, resistor e capacitor.. A imagem original não está disponível nesta versão do acervo.
01)
A corrente elétrica que atravessa o capacitor é nula.
02)
A carga armazenada no capacitor vale 32 C.
04)
A corrente elétrica que atravessa o resistor vale 4 A.
08)
A potência passiva no gerador vale 16 W.

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

Resolução

Em regime permanente de corrente contínua, o capacitor carregado se comporta como circuito aberto.

$i=\dfrac{\varepsilon}{R+r}=\dfrac{20}{4+1}=4\,\mathrm{A}$.

A tensão nos terminais do gerador é $U=\varepsilon-ri=20-4=16\,\mathrm{V}$.

01) Verdadeira. Em regime permanente, a corrente no capacitor é nula.

02) Falsa. $Q=CU=2\,\mathrm{pF}\cdot16\,\mathrm{V}=32\,\mathrm{pC}$, e não 32 C.

04) Verdadeira. A corrente no resistor é $4\,\mathrm{A}$.

08) Verdadeira. $P_{\text{passiva}}=ri^2=1\cdot4^2=16\,\mathrm{W}$.

Somatório: 01 + 04 + 08 = 13.

34

Eletricidade — Eletrostática — Carga, campo e Lei de Coulomb

Carga elétrica • Campo • Lei de Coulomb

A eletricidade, para ser bem compreendida, foi dividida em áreas de estudo, a saber: eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo. Em relação às grandezas estudadas na área da eletrostática, assinale o que for correto.

Dado: $e=\pm1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{C}$
01)
Quando ocorrer atração entre um corpo eletrizado A e um condutor B, B poderá estar eletrizado com carga de sinal contrário à de A ou estar neutro.
02)
Campo elétrico e potencial elétrico são grandezas vetoriais; portanto, para ficarem bem estabelecidas, necessitam de um módulo, uma direção e um sentido.
04)
Uma esfera condutora eletrizada com carga de 8 µC é colocada em contato com outra esfera idêntica eletrizada com carga de –2 µC. Admitindo-se troca de cargas apenas entre as duas esferas quando colocadas em contato, podemos afirmar que o número de elétrons que passa de uma esfera para outra é de $3{,}125\times10^{13}$.
08)
Fixando-se os valores de duas cargas, Q1 e Q2, num certo meio e variando a distância inicial (d) entre elas para (3d), a força de interação entre as duas passará a ser três vezes maior.

Alternativas corretas: 01 + 04. Somatório: 05.

Resolução

01) Verdadeira. Um corpo carregado pode atrair um condutor neutro por indução ou uma carga de sinal oposto.

02) Falsa. O campo elétrico é vetorial, mas o potencial elétrico é escalar.

04) Verdadeira. Após o contato, cada esfera fica com $3\,\mu\mathrm{C}$. A transferência é de $5\,\mu\mathrm{C}$, então $N=5\times10^{-6}/1{,}6\times10^{-19}=3{,}125\times10^{13}$ elétrons.

08) Falsa. Pela lei de Coulomb, $F\propto1/d^2$; ao passar de $d$ para $3d$, a força fica nove vezes menor.

Somatório: 01 + 04 = 05.

35

Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico uniforme

Equilíbrio • Trabalho • Potencial

Analise as alternativas e assinale o que for correto.

01)
No desenho a seguir, tem-se um campo elétrico uniforme ($\vec E$) entre duas placas metálicas eletrizadas com cargas elétricas (Q) e (–Q). Entre as placas, é colocada uma gotícula de óleo de massa (m) com carga de módulo (q), e ($\vec g$) é a aceleração da gravidade nesse local. Então, a condição para que a gotícula fique em equilíbrio é que ela seja negativa e seu valor, em módulo, seja igual a $|q|=\frac{mg}{E}$.
Gotícula entre placas eletrizadas da questão 35.. A imagem original não está disponível nesta versão do acervo.
02)
O trabalho da força elétrica para movimentar uma carga de 2,4 nC de um ponto A para um ponto B, pertencentes a uma mesma superfície equipotencial e distantes entre si 0,2 cm, será igual, em módulo, a 4,8 pJ.
04)
N.C–1 e V.m são unidades de campo elétrico.
08)
Percorrendo-se uma linha de força de um campo elétrico no seu sentido, o potencial elétrico nesses pontos diminui.

Alternativas corretas: 01 + 08. Somatório: 09.

Resolução

01) Verdadeira. O campo aponta da placa positiva para a negativa. Para equilibrar o peso, a força elétrica deve ser para cima; logo, a gotícula deve ser negativa. Em módulo, $|q|E=mg$, portanto $|q|=mg/E$.

02) Falsa. Em uma mesma superfície equipotencial, $\Delta V=0$ e o trabalho da força elétrica é nulo.

04) Falsa. As unidades equivalentes são N/C e V/m, não V·m.

08) Verdadeira. O potencial elétrico diminui no sentido das linhas de campo.

Somatório: 01 + 08 = 09.

36

Eletromagnetismo — Força Magnética — Partícula carregada em campo magnético

Força magnética • Movimento helicoidal

Inúmeros experimentos de Física Nuclear utilizam, entre outras, duas partículas:

partícula α (alfa): $q=3{,}2\times10^{-19}\,\mathrm{C}$; $m=6{,}7\times10^{-27}\,\mathrm{kg}$
partícula β (beta): $q=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{C}$; $m=9{,}1\times10^{-31}\,\mathrm{kg}$

A partir desses dados, assinale o que for correto.

01)
Se uma partícula (α) e outra (β) são lançadas para leste com a mesma velocidade, em um campo magnético que penetra perpendicularmente esta folha, a trajetória da partícula (β) terá raio menor que o da partícula (α).
02)
Se ambas as partículas forem lançadas com a mesma velocidade, perpendicularmente ao mesmo campo magnético, a força magnética que age na partícula (α) será igual ao dobro daquela que age na partícula (β).
04)
Se as partículas fossem lançadas paralelamente ao campo magnético, não agiriam forças magnéticas sobre elas.
08)
Se as partículas forem lançadas obliquamente ao campo magnético, o movimento de ambas será helicoidal uniforme (MHU).

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

Resolução

Para lançamento perpendicular, $R=mv/(|q|B)$ e $F=|q|vB$.

01) Verdadeira. A razão $m/|q|$ da partícula β é muito menor, portanto seu raio é menor.

02) Verdadeira. Como $|q_\alpha|=2|q_\beta|$, então $F_\alpha=2F_\beta$.

04) Verdadeira. Para $\vec v\parallel\vec B$, $F_m=qvB\sin0=0$.

08) Verdadeira. A componente perpendicular gera movimento circular e a componente paralela, movimento uniforme, resultando em trajetória helicoidal.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

37

Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de energia elétrica

Potência • Energia elétrica

Considerando os aparelhos elétricos de uma residência listados na tabela a seguir, utilize os dados e assinale o que for correto.

Dados:1 kWh = R$ 0,50
1 mês = 30 dias
Tensão elétrica (ddp) = 120 V
AparelhoPotência (W)Tempo de uso diário
Lâmpada158 h
Ar-condicionado12006 h
Chuveiro elétrico400020 min
Geladeira36012 h
Computador3004 h
01)
A resistência do chuveiro, quando ligado de acordo com seus dados nominais, vale 3,6 Ω.
02)
O gasto mensal com o ar-condicionado será menor que R$ 200,00.
04)
Ao mudarmos o dispositivo do chuveiro de verão para inverno mantendo a tensão, ele consumirá mais energia, pois sua resistência elétrica irá diminuir.
08)
Para que funcionem perfeitamente, esses aparelhos deverão ser ligados em paralelo.

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

Resolução

01) Verdadeira. $R=V^2/P=120^2/4000=3{,}6\,\Omega$.

02) Verdadeira. $E=1{,}2\cdot6\cdot30=216\,\mathrm{kWh}$; custo = $216\cdot0{,}50=\mathrm{R\$}\,108{,}00$.

04) Verdadeira. Mantendo a tensão, $P=V^2/R$; menor resistência implica maior potência e maior consumo de energia.

08) Verdadeira. Em uma residência, os aparelhos são ligados em paralelo para receberem a mesma tensão da rede e funcionarem independentemente.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

38

Eletricidade — Eletrodinâmica — Gerador, receptor e resistor

Gráficos U × i

Um circuito é composto por um gerador (I), um receptor (II), e um resistor (III), todos ligados em série entre si. Os gráficos U × i (fora de escala) que representam o comportamento desses dispositivos estão representados a seguir. Analise esse circuito e assinale o que for correto.

Gráficos U por i do gerador, receptor e resistor da questão 38.. A imagem original não está disponível nesta versão do acervo.
01)
A intensidade de corrente no circuito vale 2 A.
02)
A potência útil fornecida pelo gerador vale 32 W.
04)
A equação do receptor é dada por U = 8 – 2i.
08)
O rendimento do receptor é menor que 70%.

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

Resolução

Dos gráficos: gerador $U=24-4i$, receptor $U=8+2i$ e resistor $U=2i$.

Como estão em série: $24-4i=(8+2i)+2i$, logo $i=2\,\mathrm{A}$.

01) Verdadeira. $i=2\,\mathrm{A}$.

02) Verdadeira. A tensão útil do gerador é $U=24-4\cdot2=16\,\mathrm{V}$; então $P_u=Ui=32\,\mathrm{W}$.

04) Falsa. O gráfico do receptor é crescente: $U=8+2i$.

08) Verdadeira. Para o receptor, $\eta=E'/U=8/12=2/3\approx66{,}7\%$, menor que 70%.

Somatório: 01 + 02 + 08 = 11.

39

Eletricidade — Capacitores — Associação e energia de capacitores

Associação • Energia • Campo elétrico

Os capacitores são dispositivos elétricos amplamente utilizados. Sobre eles, assinale o que for correto.

01)
Dois capacitores com capacitâncias de 6 µF e 4 µF são ligados em série. Logo, a capacitância resultante dessa associação será igual a $1{,}0\times10^{-5}\,\mathrm{F}$.
02)
Os capacitores, também chamados de condensadores, armazenam energia no campo elétrico gerado entre suas placas quando estas estão carregadas.
04)
Podemos considerar duas nuvens separadas por uma distância de 200 m como fazendo parte de um capacitor plano de capacitância $2{,}0\times10^{-8}\,\mathrm{F}$. Quando o campo elétrico entre as nuvens alcançar o valor aproximado de $3\times10^6\,\mathrm{V/m}$, ocorrerá uma descarga entre as nuvens. Desse modo, podemos afirmar que a ddp entre essas nuvens alcançará o valor de $6\times10^8\,\mathrm{V}$.
08)
Se a capacitância de um capacitor dobrar, mantendo-se a mesma ddp entre as placas, sua energia armazenada também irá dobrar.

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

Resolução

01) Falsa. Em série, $C_{eq}=\frac{6\cdot4}{6+4}=2{,}4\,\mu\mathrm{F}=2{,}4\times10^{-6}\,\mathrm{F}$.

02) Verdadeira. A energia do capacitor fica armazenada no campo elétrico entre as placas.

04) Verdadeira. $U=Ed=3\times10^6\cdot200=6\times10^8\,\mathrm{V}$.

08) Verdadeira. Como $E_p=\frac12CV^2$, mantendo $V$ constante, dobrar $C$ dobra a energia.

Somatório: 02 + 04 + 08 = 14.

40

Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Fem induzida em espira móvel

Faraday • Neumann • Lenz

Uma espira condutora (conforme figura abaixo) atravessa, com velocidade de 10 m/s, uma região onde existe um campo magnético B = 0,5 T, perpendicular ao plano da espira. A partir desses dados, assinale o que for correto.

Espira entrando, atravessando e saindo de uma região de campo magnético.. A imagem original não está disponível nesta versão do acervo.
01)
Em (b), o fluxo é constante e, portanto, não há fem induzida.
02)
Em (c), a corrente que é induzida na espira está em sentido anti-horário.
04)
A lei que explica o fenômeno da indução representado na figura é a lei Faraday – Neumann, a qual é complementada pela lei de Lenz.
08)
Em (a), a corrente que é induzida na espira está em sentido horário.

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

Resolução

01) Verdadeira. Em (b), a espira está totalmente dentro de uma região de campo uniforme; o fluxo é constante e não há fem induzida.

02) Verdadeira. Em (c), o fluxo magnético para fora do plano diminui; pela lei de Lenz, a corrente induzida cria campo para fora do plano, portanto é anti-horária.

04) Verdadeira. A fem induzida é descrita pela lei de Faraday–Neumann, e o sentido da corrente é determinado pela lei de Lenz.

08) Verdadeira. Em (a), o fluxo para fora do plano aumenta; a corrente induzida cria campo para dentro do plano, portanto é horária.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

41

Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Lei de Lenz e propriedades magnéticas

Condutores • Campo • Lei de Lenz

Analise as alternativas e assinale o que for correto.

01)
As substâncias que não conduzem corrente elétrica pelo fato de não existirem cargas elétricas “livres” em seu interior são denominadas dielétricas ou isolantes.
02)
Entre dois condutores retos e extensos, paralelos entre si e percorridos por correntes elétricas, a força magnética será de atração se as correntes tiverem o mesmo sentido, e de repulsão caso tenham sentidos opostos.
04)
O campo elétrico resultante nos pontos internos de um condutor em equilíbrio eletrostático é constante e diferente de zero.
08)
A lei de Lenz afirma que “o sentido da corrente induzida em um circuito é tal que se opõe à causa que lhe deu origem”.

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

Resolução

01) Verdadeira. Dielétricos não possuem portadores livres em quantidade suficiente para conduzir corrente.

02) Verdadeira. Correntes paralelas no mesmo sentido se atraem; em sentidos opostos, se repelem.

04) Falsa. Em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico no interior do condutor é nulo.

08) Verdadeira. Essa é a formulação física da lei de Lenz.

Somatório: 01 + 02 + 08 = 11.

42

Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Transformadores

Corrente alternada • Perdas

As companhias de distribuição de energia elétrica utilizam transformadores em suas linhas de transmissão. Um transformador (primário) é instalado em uma rede pública para baixar a ddp de 3500 V para o uso residencial, de ddp igual a 127 V. Em relação à construção e ao funcionamento dos transformadores, assinale o que for correto.

01)
A corrente elétrica no transformador primário é menor do que no transformador secundário.
02)
Para minimizar as perdas de energia por efeito joule, devido às correntes de Foucault, o núcleo de ferro dos transformadores é laminado, com intercalação de um dielétrico.
04)
O número de espiras no transformador primário é menor do que no transformador secundário.
08)
Os transformadores são dispositivos cuja finalidade é transformar corrente alternada em corrente contínua.

Alternativas corretas: 01 + 02. Somatório: 03.

Resolução

Como o transformador é abaixador, $V_p>V_s$ e, idealmente, $V_pI_p=V_sI_s$.

01) Verdadeira. Como $V_p>V_s$, resulta $I_p<I_s$.

02) Verdadeira. A laminação do núcleo, com isolamento entre lâminas, reduz as correntes de Foucault e as perdas por efeito Joule.

04) Falsa. $V_p/V_s=N_p/N_s$; como $V_p>V_s$, então $N_p>N_s$.

08) Falsa. Transformadores alteram níveis de tensão e corrente alternadas; não fazem retificação.

Somatório: 01 + 02 = 03.

43

Física Moderna — Física Quântica — Dualidade onda-partícula e incerteza

Princípio da incerteza • Young

Sobre a dualidade onda-partícula e sobre o princípio da incerteza, assinale o que for correto.

01)
O princípio da incerteza de Heisenberg afirma que não se pode ter certeza da existência do elétron.
02)
Maxwell anunciou, na segunda metade do século XIX, que a luz é energia carregada nos campos elétricos e magnéticos das ondas eletromagnéticas. Essa afirmação mostra a prevalência da teoria ondulatória da luz, sendo considerada a única válida atualmente.
04)
A observação de um elétron produz uma considerável incerteza sobre sua posição ou sobre seu momento linear.
08)
As experiências de Thomas Young demonstraram o caráter ondulatório da luz.

Alternativas corretas: 04 + 08. Somatório: 12.

Resolução

01) Falsa. O princípio de Heisenberg relaciona as incertezas de posição e momento linear; não questiona a existência do elétron.

02) Falsa. A luz apresenta dualidade onda-partícula; a descrição exclusivamente ondulatória não é a única válida.

04) Verdadeira. Quanto maior a precisão na determinação da posição, maior a incerteza associada ao momento linear, e vice-versa.

08) Verdadeira. A interferência observada no experimento de Young evidencia o caráter ondulatório da luz.

Somatório: 04 + 08 = 12.

44

Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Micro-ondas

Ondas eletromagnéticas

O forno micro-ondas funciona com radiações geradas no magnetron e encaminhadas para a câmara de cozimento. Como o forno tem paredes metálicas, estas refletem as ondas, fazendo-as atravessarem os alimentos, aumentando a agitação de suas moléculas de água. Sobre esse tema, assinale o que for correto.

01)
As micro-ondas são ondas eletromagnéticas e, portanto, não necessitam de meio material para se propagarem.
02)
O corpo humano, quando exposto à radiação de micro-ondas, poderá sofrer queimaduras internas sem que, necessariamente, a pele apresente queimaduras visíveis.
04)
Os fornos micro-ondas, em geral, funcionam com frequências de 2,45 G.Hz. Considerando a velocidade da onda aproximadamente igual a $3\times10^8\,\mathrm{m/s}$, temos um valor menor que 10 m para seu comprimento de onda.
08)
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais que se originam da vibração de campos elétricos e magnéticos em direções perpendiculares entre si.

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

Resolução

01) Verdadeira. Micro-ondas são ondas eletromagnéticas e se propagam no vácuo.

02) Verdadeira. A absorção de micro-ondas por tecidos ricos em água pode provocar aquecimento interno.

04) Verdadeira. $\lambda=c/f\approx3\times10^8/(2{,}45\times10^9)\approx0{,}12\,\mathrm{m}$, portanto menor que 10 m.

08) Verdadeira. Em uma onda eletromagnética, os campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente entre si e à direção de propagação.

Somatório: 01 + 02 + 04 + 08 = 15.

45

Física Moderna — Relatividade — Relatividade restrita

Física Moderna

A relatividade analisada por Newton e Galileu na Física Clássica foi reestruturada pelos postulados de Einstein, e novos conceitos de grandezas como o tempo, a massa, o comprimento e a energia surgiram, originando uma nova área de estudo, chamada Física Moderna. Nesse âmbito, assinale o que for correto.

01)
O primeiro postulado da relatividade restrita de Einstein afirma que “a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal e só depende do movimento da fonte de luz”.
02)
O primeiro postulado da relatividade restrita de Einstein afirma que “as leis da Física são as mesmas em qualquer referencial inercial”.
04)
A teoria da relatividade restrita nos permite concluir que quanto maior a velocidade de uma partícula, menor será a força necessária para produzir nesta uma aceleração.
08)
Tem-se como consequência da teoria da relatividade restrita que “a massa é uma forma de energia”, ou, parafraseando o próprio Einstein, que “toda energia presente em um corpo ou transportada por uma radiação tem inércia, medida por $\frac{E}{c^2}$”.

Alternativas corretas: 02 + 08. Somatório: 10.

Resolução

01) Falsa. A velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os referenciais inerciais e não depende do movimento da fonte.

02) Verdadeira. As leis da Física têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais.

04) Falsa. À medida que a velocidade se aproxima de $c$, torna-se mais difícil produzir novas variações de velocidade; não é necessária uma força menor.

08) Verdadeira. A equivalência massa-energia é expressa por $E=mc^2$, ou $m=E/c^2$.

Somatório: 02 + 08 = 10.