Provas Anteriores | UFPR 2021 | Prof. Ricardo Bastos

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Física Geral — Grandezas e Unidades — Sistema Internacional de Unidades

Na representação de grandezas físicas, são utilizados diferentes sistemas de unidades, sendo que o SI (Sistema Internacional de Unidades) é o sistema padrão utilizado pela comunidade científica. Uma unidade básica do SI, a unidade de medida do comprimento, é:

a)a milha.

b)o metro.

c)o pé.

d)a polegada.

e)a jarda.

Gabarito oficial UFPR 2021

B

Resolução

As sete unidades de base do SI são metro, quilograma, segundo, ampère, kelvin, mol e candela.

Milha, pé, polegada e jarda pertencem ao sistema imperial.

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Mecânica — Hidrostática — Pressão

Um objeto de massa $m=400\text{ g}$ é colocado sobre uma plataforma horizontal de área $A=5\text{ cm}^2$. O sistema assim formado está em equilíbrio estático. Considerando apenas a força exercida pelo objeto sobre a plataforma, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da pressão $P$ exercida sobre a plataforma.

a)$P=0{,}008\text{ kPa}$.

b)$P=0{,}08\text{ kPa}$.

c)$P=0{,}8\text{ kPa}$.

d)$P=8{,}0\text{ kPa}$.

e)$P=80\text{ kPa}$.

Gabarito oficial UFPR 2021

D

Resolução

Força que o objeto exerce sobre a plataforma (seu peso), com $m=400\text{ g}=0{,}400\text{ kg}$:

$F=mg=0{,}400\cdot10=4{,}0\text{ N}$.

Área em unidades do SI: $A=5\text{ cm}^2=5\times10^{-4}\text{ m}^2$.

$P=\dfrac{F}{A}=\dfrac{4{,}0}{5\times10^{-4}}=8{,}0\times10^{3}\text{ Pa}$.

$P=8{,}0\text{ kPa}$.

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Mecânica — Trabalho e Energia — Conservação da Energia Mecânica

Um objeto de massa $m$ está em repouso a uma altura $H$ acima da superfície da Terra. Sujeito à força gravitacional, num dado momento, ele cai verticalmente em direção à Terra. Desprezando qualquer força dissipativa e considerando que a aceleração gravitacional se mantém constante durante todo o movimento, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo da velocidade $v$ do objeto quando ele está a uma altura $\dfrac{H}{2}$ acima da superfície da Terra.

a)$v=\sqrt{\dfrac{gH}{2}}$.

b)$v=\sqrt{2gH}$.

c)$v=2\sqrt{gH}$.

d)$v=\sqrt{gH}$.

e)$v=\dfrac{\sqrt{gH}}{2}$.

Gabarito oficial UFPR 2021

D

Resolução

Sem forças dissipativas, a energia mecânica se conserva entre a altura $H$ (repouso) e a altura $H/2$:

$mgH=mg\dfrac{H}{2}+\dfrac{mv^2}{2}$.

$\dfrac{v^2}{2}=g\dfrac{H}{2}\Rightarrow v^2=gH$.

$v=\sqrt{gH}$.

A massa se cancela — a velocidade não depende dela.

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Ondulatória — Ondas Estacionárias — Nós em corda vibrante

Uma onda é produzida numa corda de modo que a velocidade de propagação vale $v=5\text{ m/s}$. Sabe-se que a distância entre dois nós sucessivos dessa onda é de $5\text{ mm}$. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o período $\tau$ da onda na corda.

a)$\tau=1\text{ ms}$.

b)$\tau=2\text{ ms}$.

c)$\tau=5\text{ ms}$.

d)$\tau=10\text{ ms}$.

e)$\tau=20\text{ ms}$.

Gabarito oficial UFPR 2021

B

Resolução

Em uma onda estacionária, nós consecutivos distam meio comprimento de onda:

$\dfrac{\lambda}{2}=5\text{ mm}\Rightarrow\lambda=10\text{ mm}=1{,}0\times10^{-2}\text{ m}$.

Da equação fundamental, $v=\dfrac{\lambda}{\tau}$:

$\tau=\dfrac{\lambda}{v}=\dfrac{1{,}0\times10^{-2}}{5}=2{,}0\times10^{-3}\text{ s}$.

$\tau=2\text{ ms}$.

O deslize comum aqui é tomar $5\text{ mm}$ como o próprio $\lambda$, o que dobraria a resposta.

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Termologia — Gases Ideais — Transformação de Gás Ideal

Uma certa massa de gás ideal passa pelo processo termodinâmico ilustrado na figura ao lado, que apresenta um diagrama $P\times V$ (pressão em função do volume).

Diagrama pressão versus volume: ponto A em 50 m³ e 20 MPa, ponto B em 150 m³ e 60 MPa, ligados por uma curva crescente

Considerando que a temperatura do gás no ponto A vale $T_A=50\text{ K}$, assinale a alternativa que apresenta corretamente a temperatura $T_B$ do gás no ponto B.

a)$T_B=100\text{ K}$.

b)$T_B=300\text{ K}$.

c)$T_B=450\text{ K}$.

d)$T_B=600\text{ K}$.

e)$T_B=900\text{ K}$.

Gabarito oficial UFPR 2021

C

Resolução

Para massa fixa de gás ideal vale a lei geral:

$\dfrac{p_AV_A}{T_A}=\dfrac{p_BV_B}{T_B}$.

Lendo o diagrama: $A\,(50\text{ m}^3;\ 20\text{ MPa})$ e $B\,(150\text{ m}^3;\ 60\text{ MPa})$ — pressão e volume triplicam de A para B.

$\dfrac{p_BV_B}{p_AV_A}=\dfrac{60\cdot150}{20\cdot50}=\dfrac{9000}{1000}=9$.

$T_B=9\,T_A=9\cdot50$.

$T_B=450\text{ K}$.

Não é preciso identificar o tipo de transformação: basta o produto $p\,V$ nos dois estados. As unidades de $p$ e $V$ também não precisam ser convertidas, porque só entra a razão entre elas.

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Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência Elétrica em Resistor

Para investigar o comportamento elétrico de um dado resistor, foram feitas medidas aplicando-se diferentes valores de diferenças de potencial $\Delta V$ sobre esse resistor e observando-se os valores de corrente $i$ correspondentes, conforme gráfico ao lado.

Gráfico da diferença de potencial em função da corrente: 1 V em 2 mA, 2 V em 6 mA e 3 V em 10 mA, em curva não linear

Considerando as informações apresentadas no enunciado e no gráfico, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da potência $P_R$ dissipada pelo resistor quando uma diferença de potencial $\Delta V=2\text{ V}$ é aplicada sobre ele.

a)$P_R=0{,}33\text{ mW}$.

b)$P_R=3\text{ mW}$.

c)$P_R=6\text{ mW}$.

d)$P_R=12\text{ mW}$.

e)$P_R=72\text{ mW}$.

Gabarito oficial UFPR 2021

D

Resolução

Atenção ao gráfico: a curva $\Delta V\times i$ não é uma reta. O resistor é não ôhmico — sua resistência muda com o ponto de operação ($500\ \Omega$ em $1\text{ V}$, $\approx333\ \Omega$ em $2\text{ V}$, $300\ \Omega$ em $3\text{ V}$). Por isso não se pode usar um único $R$ tabelado: a corrente tem de ser lida no gráfico.

Para $\Delta V=2\text{ V}$, o gráfico fornece $i=6\text{ mA}=6\times10^{-3}\text{ A}$.

$P_R=\Delta V\cdot i=2\cdot6\times10^{-3}=1{,}2\times10^{-2}\text{ W}$.

$P_R=12\text{ mW}$.

UFPR 2021 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova