Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
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UEPG Vestibular 2023

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Acesse as questões de Física da 1ª Etapa — Grupo 2 do Vestibular 2023, com respostas e resoluções.

Dados da prova

Nesta prova, cada questão apresenta cinco alternativas identificadas por 01, 02, 04, 08 e 16. O valor assinalado no cartão de respostas corresponde à soma das alternativas consideradas corretas.

31

Movimento uniformemente variado

Cinemática • Dinâmica • Energia cinética

Um móvel de massa 10 kg parte do repouso e se locomove ao longo de uma trajetória retilínea no sentido positivo do sistema de coordenadas. Sabendo que a aceleração do móvel é de 4 m/s², que ele partiu de uma posição de –50 m em relação à origem e desprezando efeitos dissipativos, assinale o que for correto.

01)
No intervalo de tempo entre t = 0 s e t = 5 s, o movimento do móvel é retrógrado.
02)
O móvel estará na origem no tempo t = 5 s.
04)
A força resultante aplicada no móvel é de 40 N.
08)
A energia cinética do móvel quando ele se encontra na origem é de 2 kJ.
16)
A distância percorrida pelo móvel no intervalo de tempo entre t = 4 s e t = 6 s é de 4 m.
32

Colisão perfeitamente inelástica

Quantidade de movimento • Colisões

Dois blocos, bloco A e bloco B, cujas massas são, respectivamente, 2 kg e 3 kg, deslizam sobre uma superfície horizontal, sem atrito. Os dois blocos se movem na mesma direção no sentido positivo do eixo x. O bloco A se move com uma velocidade de 6 m/s e o bloco B, com uma velocidade de 4 m/s, ambas em relação à superfície horizontal. Considerando que, para t = 0 s, o bloco A se encontra na origem e o bloco B, na posição x = 10 m, que a colisão entre os dois blocos é perfeitamente inelástica e desprezando a resistência do ar, assinale o que for correto.

01)
Nessa situação, o coeficiente de restituição é 1.
02)
Após a colisão, a velocidade dos dois blocos é de 5 m/s.
04)
A energia cinética total do sistema constituído pelos dois blocos é conservada.
08)
A colisão entre os dois blocos ocorre em t = 5 s.
16)
A velocidade do bloco A em relação ao bloco B é de 2 m/s.
33

Potência mecânica

Trabalho • Potência • Movimento circular

Um motor elétrico tem potência útil de 300 W. Um carretel de raio externo de 10 cm está acoplado ao eixo do motor e o sistema é utilizado para suspender, com velocidade constante, utilizando um fio inextensível e de massa desprezível, um objeto de 10 kg de massa (conforme desenho esquemático abaixo). A partir desse enunciado, desprezando efeitos dissipativos e considerando g = 10 m/s², assinale o que for correto.

Esquema do motor, carretel e objeto suspenso da questão 33 da UEPG Vestibular 2023
01)
A velocidade de subida do objeto é de 3 m/s.
02)
A tensão no fio é de 90 N.
04)
A cada minuto, o motor consome 5 J de energia.
08)
A energia elétrica utilizada pelo motor está sendo transformada totalmente em energia potencial gravitacional.
16)
A velocidade angular de rotação do carretel é de 30 rad/s.
34

Leis da Termodinâmica

Primeira Lei • Segunda Lei • Entropia

A Termodinâmica estuda as relações entre as trocas de calor, os trabalhos realizados e as variações de energia em processos físicos. A primeira Lei da Termodinâmica envolve a conservação de energia, e a segunda, os processos que são mais prováveis. Em relação às Leis da Termodinâmica, assinale o que for correto.

01)
Em uma transformação termodinâmica, o trabalho realizado por um gás perfeito depende dos caminhos entre os estados inicial e final, ou seja, depende do processo envolvido.
02)
O trabalho realizado por um gás ideal é numericamente igual à diferença entre a quantidade de calor trocada e a variação da energia interna do sistema.
04)
Em um processo isotérmico envolvendo um gás perfeito, todo o calor trocado é utilizado para variar a energia interna do gás.
08)
O fato de o calor não fluir espontaneamente de um corpo de temperatura mais baixa para outro de temperatura mais alta é uma consequência da Segunda Lei da Termodinâmica.
16)
Nos processos naturais, existe uma tendência de o sistema evoluir para um estado mais desordenado.
35

Movimento harmônico simples

MHS • Sistema massa-mola

Um oscilador harmônico é constituído por um bloco de massa 0,1 kg preso a uma das extremidades de uma mola ideal de massa desprezível, que se encontra na posição horizontal, sendo sua outra extremidade fixa. O bloco é deslocado 4 cm em relação à posição de equilíbrio e passa a oscilar com uma pulsação de 5 rad/s. Desprezando forças dissipativas, como atrito e resistência do ar, assinale o que for correto.

01)
O período de oscilação do bloco não depende de sua amplitude de oscilação.
02)
A energia total do sistema bloco-mola é de $2\times10^{-3}$ J.
04)
O módulo da força elástica para a distância de 0,4 cm é de 0,01 N.
08)
O período da oscilação é de $0,4\pi$ s.
16)
A força exercida pela mola sobre o bloco é uma força restauradora.
36

Ondas periódicas

Ondulatória • Frequência • Comprimento de onda

As ondas periódicas são caracterizadas pelo fato de o formato das ondas individuais se repetir em intervalos de tempos iguais. Além das ondas cossenoidais, existem ondas quadradas e ondas dente-de-serra. A figura abaixo ilustra a variação de uma onda quadrada em função do tempo, cuja velocidade de propagação é de 0,02 m/s. A partir dos conceitos relacionados a ondas periódicas, assinale o que for correto.

Gráfico da onda quadrada da questão 36 da UEPG Vestibular 2023
01)
A frequência dessa onda quadrada é de 0,5 Hz.
02)
O comprimento de onda é de 6 cm.
04)
A amplitude da onda é de 3 V.
08)
A região entre t = 2 s e t = 3 s corresponde a um vale.
16)
O período da onda é de 1 s.
37

Ondas sonoras

Acústica • Qualidades do som • Batimentos

O som é uma onda mecânica, longitudinal e tridimensional. A partir de seus conhecimentos sobre as propriedades e sobre os fenômenos relacionados a ondas sonoras, assinale o que for correto.

01)
O som não se propaga em meios sólidos, apenas em fluidos como o ar e a água.
02)
Altura, intensidade e timbre são qualidades do som distinguidas pelo ouvido humano.
04)
O som, pelo fato de ser uma onda, apresenta propriedades como reflexão, refração, interferência e difração.
08)
A velocidade de propagação das ondas sonoras em um gás ideal não depende da temperatura absoluta desse gás.
16)
Quando ondas sonoras de frequências ligeiramente diferentes interferem, ocorre o fenômeno de batimento. A frequência do batimento é igual à soma das frequências das ondas que interferem.
38

Ultrassom e efeito Doppler

Acústica • Intensidade • Eco • Doppler

Um dispositivo contendo emissor e detector de ultrassom é utilizado para medir distâncias entre esse dispositivo e objetos em repouso, além de medir a velocidade de objetos em movimento relativo a ele. Considere que a onda emitida e a refletida seguem o mesmo caminho, mas em direções opostas, em linha reta e que não há interferência entre elas. Sabendo que a potência da fonte emissora é de 100 mW, que a frequência real do ultrassom é de 30 kHz e que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, assinale o que for correto.

01)
Se, para um objeto em repouso, localizado na frente do detector, a diferença de tempo entre o pulso emitido e o pulso detectado é de 10 ms, a distância entre o objeto e o dispositivo é de 1,70 m.
02)
A intensidade da onda, considerada esférica, para uma distância de $\dfrac{5}{\sqrt{\pi}}$ m do dispositivo é de 1 mW/m².
04)
Para um objeto se aproximando do dispositivo a uma velocidade de 34 m/s, a diferença entre a frequência aparente e a real é de 3,5 kHz.
08)
A energia emitida pela fonte a cada minuto é de 6 J.
16)
Para um ouvido humano normal, a onda sonora emitida por esse dispositivo é inaudível.
39

Ciclo de Carnot

Termodinâmica • Máquinas térmicas • Rendimento

Em 1824, ao estudar os rendimentos de máquinas térmicas, Nicolas Sadi Carnot formulou sua famosa teoria. Em relação aos seus postulados e ao funcionamento de máquinas térmicas operando segundo o ciclo de Carnot, mostrado na figura abaixo, assinale o que for correto.

Diagrama P por V do ciclo de Carnot da questão 39 da UEPG Vestibular 2023
01)
No ciclo de Carnot, o rendimento depende das razões entre as temperaturas absolutas das fontes fria e quente.
02)
Na figura, o processo AB corresponde a uma expansão em que o gás retira calor da fonte quente.
04)
A área do ciclo ABCDA é numericamente igual ao trabalho realizado pela máquina térmica.
08)
Na figura, o processo CD corresponde a uma compressão em que o gás retira calor da fonte fria.
16)
Para uma máquina térmica operando de acordo com o ciclo de Carnot, não é possível transformar certa quantidade de calor totalmente em trabalho.
40

Empuxo e equilíbrio

Hidrostática • Arquimedes • Tração

Em um recipiente graduado contendo 300 mL de água, conforme a figura 1, são inseridas duas esferas maciças e idênticas unidas por fios ideais. As esferas ficam totalmente imersas, conforme a figura 2. Sabendo que as esferas são de alumínio, que o volume total de água deslocado pelas duas esferas é de 50 mL e desprezando as dimensões e massas dos fios ideais, que estão totalmente estendidos, assinale o que for correto.

Dados: Densidade da água = $1\,\mathrm{g/cm^3}$; massa específica do alumínio = $2{,}7\,\mathrm{g/cm^3}$; aceleração da gravidade $g=10\,\mathrm{m/s^2}$
Recipientes graduados e esferas imersas da questão 40 da UEPG Vestibular 2023
01)
A massa de cada esfera é de 67,5 g.
02)
O empuxo exercido pela água sobre a esfera 2 é maior que o exercido sobre a esfera 1.
04)
A tensão no fio 1 é igual à tensão no fio 2.
08)
O empuxo exercido pela água sobre a esfera 1 é de 0,25 N.
16)
A tensão no fio 2 é de 0,425 N.
41

Espelho esférico côncavo

Óptica geométrica • Espelhos esféricos

A figura abaixo representa um espelho esférico, em que C é o centro de curvatura; F, o foco principal; e V, o vértice. Um objeto real O está localizado a uma distância $\dfrac{5}{3}F$ do vértice, como mostrado na figura. A partir da equação de Gauss e das propriedades dos espelhos esféricos, assinale o que for correto.

Esquema do espelho esférico da questão 41 da UEPG Vestibular 2023
01)
De acordo com a representação esquemática, o espelho é convexo.
02)
A imagem formada é real.
04)
A imagem formada é invertida.
08)
A imagem formada está localizada entre o foco e o vértice.
16)
A imagem formada é maior que o objeto.
42

Gerador e receptor elétrico

Eletrodinâmica • Gerador • Motor • Rendimento

Um gerador elétrico com força eletromotriz de 80 V e resistência interna de 10 Ω é utilizado para energizar um motor elétrico com força contraeletromotriz de 12 V e resistência interna de 4 Ω. Sabendo que a corrente elétrica que deve circular pelo motor é de 2 A, assinale o que for correto.

01)
Para limitar a corrente em 2 A, pode ser utilizado um resistor de 20 Ω conectado em série com o circuito.
02)
A potência útil do gerador é de 120 W.
04)
O rendimento do receptor é de 60 %.
08)
A eficiência do gerador é de 75 %.
16)
A potência dissipada no circuito, devido ao efeito Joule, é de 136 W.
43

Potencial e campo elétrico

Eletrostática • Potencial • Campo elétrico

Duas cargas puntiformes, Q1 e Q2, sendo $Q_1=-2\times10^{-10}\,\mathrm{C}$ e $Q_2=3\times10^{-10}\,\mathrm{C}$, estão localizadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado 10 cm, conforme figura abaixo. Considerando o vácuo como meio, assinale o que for correto.

Dados: $K_0=9\times10^9\,\mathrm{N\cdot m^2/C^2}$
Triângulo equilátero com as cargas Q1 e Q2 da questão 43 da UEPG Vestibular 2023
01)
O potencial elétrico no vértice do triângulo, ponto A, é de 9 V.
02)
O módulo da força elétrica na carga Q1 devido à carga Q2 é de $54\times10^{-9}$ N.
04)
O módulo do campo elétrico no ponto B, equidistante das duas cargas, é de 1800 N/C.
08)
O trabalho realizado pela força elétrica ao se deslocar uma carga teste pontual $Q_T=3\times10^{-10}\,\mathrm{C}$ do ponto A ao ponto B é de $27\times10^{-10}$ J.
16)
A diferença de potencial elétrico entre os pontos B e A é de 27 V.
44

Física Moderna

Relatividade • Fótons • Efeito fotoelétrico

A Física Moderna designa os descobrimentos científicos realizados no início do século XX. Entre eles, podemos citar a Teoria da Relatividade, a Radiação de Corpo Negro e o Efeito Fotoelétrico. Em relação às teorias e aos experimentos envolvendo a Física Moderna, assinale o que for correto.

Dados: constante de Planck $h=6{,}6\times10^{-34}\,\mathrm{J\cdot s}$; velocidade da luz = $3\times10^8\,\mathrm{m/s}$
01)
A energia de um fóton de comprimento de onda de 400 nm é de $4{,}95\times10^{-19}$ J.
02)
De acordo com a Teoria da Relatividade, o comprimento próprio de um corpo é menor que o seu comprimento medido num referencial em que o corpo está em movimento.
04)
O primeiro postulado da Teoria da Relatividade afirma que as leis da Física são as mesmas para todos os observadores em qualquer referencial inercial.
08)
O efeito fotoelétrico comprovou experimentalmente a natureza ondulatória da luz.
16)
A radiação de corpo negro está relacionada ao fato de a radiação emitida por um corpo aquecido ser independente da sua temperatura.
45

Física Nuclear

Radioatividade • Fissão nuclear • Aplicações

A Física Nuclear envolve as interações entre as partículas que constituem o núcleo atômico, como prótons e nêutrons, e seus efeitos, como a radioatividade e os processos de fissão nuclear. Em relação à Física Nuclear e às suas aplicações, assinale o que for correto.

01)
Os fornos de micro-ondas são os melhores exemplos do uso da energia nuclear no dia a dia.
02)
No decaimento nuclear, um núcleo de um elemento químico se transforma no núcleo de outro elemento, podendo ocorrer emissão de raios gama, de partículas alfa e de partículas beta.
04)
Substâncias radioativas podem ser utilizadas na medicina nuclear para fins de diagnóstico ou de tratamento de doenças.
08)
A usina de Itaipu produz energia elétrica baseada na indução eletromagnética, e a usina de Angra 1, no processo de fissão nuclear.
16)
A força nuclear forte é a força responsável pela coesão nuclear.