UNESPAR 2018: prova de Física com gabarito e resolução

Q31

Mecânica — Movimento circular — Velocidade máxima em curva plana

Obedecer às placas de sinalização é importante para evitar acidentes. Por exemplo, os engenheiros utilizam as leis da Física para calcular a velocidade máxima permitida para que um veículo possa fazer uma curva. Sobre isso, assinale o que for CORRETO:

A)Ao fazer uma curva em estrada plana, o módulo da velocidade linear V máxima de um carro depende do coeficiente de atrito estático entre o pneu e o asfalto, do raio da curva e da aceleração gravitacional;

B)Ao fazer uma curva em estrada plana, o módulo da velocidade linear V máxima de um carro depende do coeficiente de atrito cinético entre o pneu e o asfalto, do raio da curva e da aceleração gravitacional;

C)Ao fazer uma curva em estrada plana, o módulo da velocidade linear V máxima de um carro depende do coeficiente de atrito cinético entre o pneu e o asfalto, do raio da curva e da sua massa inercial;

D)Ao fazer uma curva em estrada plana, o módulo da velocidade linear V máxima de um carro depende do coeficiente de atrito estático entre o pneu e o asfalto, do raio da curva e de sua massa inercial;

E)Ao fazer uma curva em estrada plana, o módulo da velocidade linear V máxima de um carro depende apenas do coeficiente de atrito cinético entre o pneu e o asfalto.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q31

Resolução

Em uma curva plana, a força de atrito estático entre os pneus e o asfalto (os pneus rolam sem deslizar) é a resultante centrípeta. No limite de aderência:

$$F_{at,\max}=\mu_e\,N=\mu_e\,m\,g=\frac{m\,v_{\max}^2}{R}\;\Rightarrow\;v_{\max}=\sqrt{\mu_e\,g\,R}$$

A massa se cancela. A velocidade máxima depende do coeficiente de atrito estático, do raio da curva e da aceleração da gravidade.

Q32

Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho de força constante

As leis de Newton descrevem o movimento dos corpos macroscópicos com velocidades muito inferiores (menor que 10%) à velocidade da luz. Então, considerando as leis de Newton, calcule o trabalho realizado por uma força horizontal de 10N para deslocar um corpo, com velocidade constante, por uma pista de 50m:

A)1000 J;

B)5000 J;

C)500 J;

D)10 J;

E)50 J.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q32

Resolução

A força é constante, horizontal e paralela ao deslocamento ($\theta=0^\circ$):

$$W=F\,d\cos0^\circ=10\cdot50=500\text{ J}$$

A velocidade constante apenas indica que há uma força de atrito igual e oposta, e não altera o trabalho da força de 10 N.

Q33

Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical

Um corpo inicia seu movimento para cima com uma velocidade de 20m/s. Considerando a gravidade local igual a 10m/s² e desconsiderando forças dissipativas, calcule a altura máxima que o corpo atingirá e assinale a alternativa que contemple a resposta CORRETA.

A)5m;

B)10m;

C)20m;

D)40m;

E)80m.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q33

Resolução

Na altura máxima, $v=0$. Pela equação de Torricelli:

$$0=v_0^2-2gh\;\Rightarrow\;h=\frac{v_0^2}{2g}=\frac{20^2}{2\cdot10}=20\text{ m}$$

Q34

Mecânica — Trabalho e energia — Forças conservativas

Uma força é dita conservativa quando o trabalho realizado por ela independe da trajetória. Um aspecto importante dessas forças é que elas podem ser expressas como o gradiente de uma função escalar, chamada de energia potencial. Então, o trabalho de uma dada força conservativa entre dois pontos quaisquer, A e B, depende apenas do valor que a energia potencial assume nestes pontos. Com base nesta afirmação, assinale a alternativa que apresenta apenas forças conservativas.

A)Força gravitacional, força de atrito estático e força de atrito cinético;

B)Força gravitacional, força de Coulomb e força de atrito cinético;

C)Força gravitacional, força de Coulomb e força elástica de uma mola;

D)Força de atrito estático, força de Coulomb e força elástica de uma mola;

E)Força de atrito cinético, força de Coulomb e força elástica de uma mola.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q34

Resolução

São conservativas as forças que admitem energia potencial: a gravitacional ($E_p=mgh$ ou $-GMm/r$), a de Coulomb ($E_p=kQq/r$) e a elástica ($E_p=\tfrac12kx^2$). As forças de atrito (estático e cinético) são dissipativas ou dependem da trajetória, então não são conservativas. Somente a alternativa C reúne apenas forças conservativas.

Q35

Eletricidade — Potência elétrica — Resistor ôhmico

Todo material, considerado condutor, semicondutor ou isolante apresenta uma resistência à passagem da corrente elétrica. O que muda é valor dessa resistência. Para materiais condutores, a resistência é considerada ter um valor baixo quando comparado com a resistência da corrente ao atravessar um material isolante. Assim, um resistor corresponde a qualquer dispositivo que dissipe energia elétrica em energia térmica quando submetido a uma diferença de potencial (ddp). Um resistor é considerado ôhmico quando a ddp é proporcional a corrente elétrica (I). Um resistor ôhmico está sujeito a uma diferença de potencial de 100 Volts e uma resistência de 5Ω. Calcule a potência dissipada pelo resistor, a corrente envolvida no circuito e assinale a alternativa CORRETA.

A)Potência 20.000W e corrente 2A;

B)Potência 4.000W e corrente 20A;

C)Potência 200W e corrente 10A;

D)Potência 2.000W e corrente 20A;

E)Potência 2.000W e corrente 10A.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q35

Resolução

Primeira lei de Ohm:

$$I=\frac{U}{R}=\frac{100}{5}=20\text{ A}$$

Potência dissipada:

$$P=U\,I=100\cdot20=2000\text{ W}\quad\left(\text{ou }P=\frac{U^2}{R}=\frac{100^2}{5}\right)$$

Nota: no caderno, a unidade da resistência aparece impressa como “W”, mas é o símbolo do ohm (Ω); só assim o problema tem sentido, e o gabarito oficial (D) confirma essa leitura.

Q36

Termologia — Termometria — Conceitos de termologia

Quanto aos conceitos da termologia, assinale a alternativa CORRETA.

A)O motivo pelo qual deixamos um termômetro clínico em contato com o corpo da pessoa da qual se quer obter a temperatura, é para atingir o equilíbrio térmico entre a substancia termométrica e a pessoa;

B)Calor e temperatura são nomes distintos mas se referem a mesma grandeza física;

C)A temperatura de um gás é de 127ºC que, na escala absoluta, corresponde a 273K;

D)O zero absoluto (0 K) é a temperatura do corpo mais frio encontrado até hoje na natureza;

E)Nas correntes de convecção, o ar quente desce enquanto o ar mais frio sobe, por isso um ar refrigerado deve ser instalado na parte inferior do ambiente para maximizar seu aproveitamento.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q36

Resolução

A — correta. O termômetro só indica a temperatura da pessoa quando atinge o equilíbrio térmico com ela.

B — falsa. Calor é energia em trânsito devido à diferença de temperatura; temperatura mede o grau de agitação térmica. São grandezas diferentes.

C — falsa. $T=127+273=400\text{ K}$, e não 273 K.

D — falsa. O zero absoluto é um limite teórico, inatingível; não é a temperatura de um corpo encontrado na natureza.

E — falsa. Na convecção, o ar quente (menos denso) sobe e o frio desce; por isso o ar-condicionado deve ficar na parte superior.

Q37

Termologia — Calorimetria — Calor sensível

Um líquido em um recipiente adiabático se encontra a 20ºC, seu calor específico é igual a 1cal/gºC e sua massa é de 100 gramas. Sabendo que ele recebe 2000 calorias de uma fonte de energia, calcule a temperatura final do líquido.

A)25ºC;

B)35ºC;

C)40ºC;

D)60ºC;

E)70ºC.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q37

Resolução

Calor sensível, com todo o calor da fonte absorvido pelo líquido (recipiente adiabático):

$$Q=m\,c\,\Delta T\;\Rightarrow\;\Delta T=\frac{2000}{100\cdot1}=20\,^\circ\text{C}$$

$$T_f=20+20=40\,^\circ\text{C}$$

Q38

Termologia — Calorimetria — Funcionamento do calorímetro

A Organização Mundial da Saúde (OMS) alerta que ninguém deve ultrapassar o consumo de 50g de açúcar por dia. A ingestão do açúcar refinado expõe o indivíduo a doenças como diabetes, cárie, câncer e hipertensão. Isto equivale a ingestão de 200Kcal diários só em açúcar. Em termos científicos, caloria (cal) é uma unidade que indica o calor necessário para elevar a temperatura de 1g de água em 1ºC. Esta última definição nos ajuda a determinar a quantidade de calorias de cada alimento, sendo que, para tal, utiliza-se um aparelho chamado calorímetro.
Assinale a alternativa que melhor explica o funcionamento de um calorímetro.

A)O calorímetro é um recipiente adiabático onde o alimento que se deseja medir a caloria é colocado num compartimento chamado câmara de combustão. O alimento é então queimado, liberando calor para o meio, elevando a temperatura da água. Um termômetro registra as temperaturas da água antes e depois da combustão do alimento. Com o valor da variação da temperatura, massa e calor específico da água, é possível determinar a energia ou quantas calorias o alimento fornece;

B)O calorímetro é um recipiente isovolumétrico que troca calor com o meio externo. Para medir a caloria de um alimento, este é colocado, em chamas, dentro do calorímetro. Um termômetro registra as temperaturas da água antes e depois da combustão do alimento. Com o valor da variação da temperatura, massa e calor específico da água, é possível determinar a energia ou quantas calorias o alimento fornece;

C)O calorímetro é um recipiente isotérmico que troca calor com o meio externo. Para medir a caloria de um alimento, este é colocado, em chamas, dentro do calorímetro. Um termômetro registra as temperaturas da água antes e depois da combustão do alimento. Com o valor da variação da temperatura, massa e calor específico da água, é possível determinar a energia ou quantas calorias o alimento fornece;

D)O calorímetro é um recipiente adiabático onde se coloca água e o alimento que se deseja medir as calorias, em chamas. Um termômetro registra as temperaturas da água antes e depois da combustão do alimento. Com o valor da variação da temperatura, massa da água e calor específico da água, é possível determinar a energia ou quantas calorias o alimento fornece;

E)O calorímetro é um recipiente isovolumétrico, cheio de água e com um termômetro. A água é aquecida pela queima do alimento que se deseja determinar as calorias. Com o valor da variação da temperatura, massa da água e calor latente da água, é possível determinar a energia ou quantas calorias o alimento fornece.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q38

Resolução

O calorímetro é um recipiente adiabático (sem trocas de calor com o exterior), de modo que todo o calor liberado na queima do alimento é absorvido pela água. A variação de temperatura da água permite calcular a energia liberada:

$$Q=m_{\text{água}}\,c_{\text{água}}\,\Delta T$$

Isso exige a massa e o calor específico da água (calor sensível). Por isso, B e C são falsas (afirmam que o calorímetro troca calor com o meio) e E é falsa (usa o calor latente). A alternativa A é a que descreve o aparelho de forma completa, com a câmara de combustão onde o alimento é queimado, e é o gabarito oficial.

Q39

Ondas — Fenômenos ondulatórios — Fenômenos luminosos

A natureza da luz foi um dos grandes mistérios da Ciência. Hoje sabemos que a luz é uma onda eletromagnética (constituídas por fótons) que se propaga no vácuo e sofre os fenômenos da refração, reflexão, difração, dispersão e interferência. Assinale a alternativa mais adequada para a descrição desses fenômenos.

A)Refração é a capacidade das ondas de contornarem objetos cujo tamanho é aproximadamente igual ao tamanho de seu comprimento de onda;

B)Reflexão é o fenômeno que todas as ondas eletromagnéticas experimentam quando são desviadas de suas trajetórias retilíneas devido à presença de alguma força;

C)Difração é o fenômeno que descreve o desvio da luz quando esta muda seu meio de propagação, por exemplo: ar-água;

D)Dispersão é o fenômeno que explica a formação do arco-íris. Numa análise mais detalhada, o índice de refração da luz é uma função que depende da cor;

E)Interferência é um fenômeno observado apenas para as ondas sonoras. As ondas luminosas, por serem constituídas por fótons, não apresentam esse fenômeno.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q39

Resolução

A — falsa. Contornar obstáculos de dimensão comparável ao comprimento de onda é a difração.

B — falsa. Reflexão é o retorno da onda ao meio de origem ao incidir em uma superfície; não é um desvio devido a uma “força”.

C — falsa. O desvio da luz ao mudar de meio (ar-água) é a refração.

D — correta. Na dispersão, o índice de refração depende da frequência (cor), então cada cor é desviada em ângulo diferente, e as gotas de água separam a luz branca, formando o arco-íris.

E — falsa. A luz também apresenta interferência (experimento de Young).

Q40

Óptica — Refração — Lei de Snell

Os índios, intuitivamente, conhecem a lei da refração da luz. Eles ensinam aos seus filhos que o peixe não está onde o vemos. Por isso, eles devem aprender a atirar a lança, durante a pesca, na “alma do peixe”. Na verdade, eles sabem que o raio de luz sofre um desvio quando muda de meio devido ao índice de refração.
Calcule o ângulo do raio refratado quando ele se propaga num meio, com índice de refração igual a 1 e incide a 45º com relação a reta perpendicular a superfície de um líquido com índice de refração igual a $\sqrt{2}$.
Considere sen45º = 0,7 e $\sqrt{2}$ = 1,4.

A)15º;

B)30º;

C)45º;

D)25º;

E)55º.

Gabarito oficial — UNESPAR 2018 — Q40

Resolução

Lei de Snell, com $n_1=1$, $\theta_1=45^\circ$ e $n_2=\sqrt2\approx1{,}4$:

$$n_1\operatorname{sen}\theta_1=n_2\operatorname{sen}\theta_2\;\Rightarrow\;\operatorname{sen}\theta_2=\frac{1\cdot0{,}7}{1{,}4}=0{,}5$$

$$\theta_2=30^\circ$$

UNESPAR 2018 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova