Física: questões 21 a 25 (Ciências da Natureza e suas Tecnologias)
Gabarito oficial do Concurso Vestibular 2019 (ingresso 2020), após análise dos recursos
Q21
Mecânica — Cinemática — Roda solta de um avião em voo horizontal
Considere um pequeno avião voando horizontalmente com velocidade constante. Se a roda do avião se soltar durante o voo, desprezando o atrito da roda com o ar, assinale a alternativa correta.
A)Para o piloto do avião, que está num referencial inercial, a roda sempre será vista abaixo do ponto de onde se soltou;
B)Para um observador no solo, quando em referencial inercial, a trajetória da roda será a mesma como a descrita pelo piloto. Ou seja, movimento vertical em linha reta;
C)O tempo de queda da roda depende do valor de sua massa. Quanto maior, mais rápido a roda atinge o solo;
D)A roda atingirá o solo num ponto sempre atrás em relação ao avião porque depois de solta, ela não acompanhará o movimento do avião que continua se deslocando para frente;
E)A queda da roda é descrita pelo movimento retilíneo uniformemente acelerado na vertical, independente do referencial.
Gabarito oficial — UNESPAR 2020 — Q21
A
Resolução
Ao se soltar, a roda conserva a velocidade horizontal do avião (sem atrito com o ar, não há força horizontal) e passa a cair sob a ação da gravidade. Como o avião também mantém a velocidade horizontal, a roda permanece sempre na mesma vertical do ponto de onde se soltou: para o piloto, ela é vista abaixo desse ponto (A).
Para quem está no solo, a trajetória é um arco de parábola (lançamento horizontal), e não uma reta vertical (B e E são falsas). O tempo de queda não depende da massa (C é falsa). A roda não fica “para trás” do avião: os dois mantêm a mesma velocidade horizontal (D é falsa).
Q22
Termologia — Calorimetria — Conceito de calor
A energia, dada em Joule, no Sistema Internacional de Medidas, é uma grandeza que se apresenta de diferentes formas na natureza. O calor é uma das formas de energia mais comum. Assinale a alternativa que melhor define o calor.
A)O calor pode ser considerado como o movimento das moléculas ou átomos que constituem um corpo. Quanto maior o movimento das moléculas ou átomos, maior o calor sentido pelo corpo;
B)A quantidade de calor absorvido ou cedido por um corpo depende de sua massa específica;
C)O calor pode ser considerado como a transferência de energia entre dois corpos que apresentam uma diferença de temperatura;
D)Para que haja a transferência de calor entre dois corpos que possuem temperaturas diferentes, é necessário que os corpos estejam em contato físico;
E)A irradiação é o processo de transferência de calor de um corpo para outro por meio do trabalho realizado pelo corpo que irradia.
Gabarito oficial — UNESPAR 2020 — Q22
C
Resolução
Calor é a energia térmica em trânsito entre corpos (ou partes de um corpo) em virtude de uma diferença de temperatura (C).
A é falsa: a agitação das moléculas se relaciona com a temperatura (e a energia interna), não com o calor. B é falsa: \(Q=m\,c\,\Delta T\) depende da massa e do calor específico, não da massa específica. D é falsa: o calor também se propaga por irradiação, sem contato (e no vácuo). E é falsa: a irradiação ocorre por ondas eletromagnéticas, e não por trabalho.
Q23
Eletricidade — Eletrostática — Blindagem eletrostática (carro em tempestade)
Nos dias de tempestades com raios e relâmpagos, ficar dentro do carro é seguro. A alternativa que melhor explica este fato é:
A)Os pneus de borracha, materiais isolantes, explicam a segurança dentro dos carros;
B)O vetor soma do potencial elétrico em todos os pontos internos e superficiais do carro é constante;
C)Os raios ou relâmpagos não caem sobre carros devido à sua forma quase esférica;
D)As cargas elétricas em excesso distribuem-se uniformemente no interior do veículo, por isso a segurança;
E)O campo elétrico resultante nos pontos internos do condutor é nulo.
Gabarito oficial — UNESPAR 2020 — Q23
E
Resolução
A carroceria metálica forma uma gaiola de Faraday: em equilíbrio eletrostático, a carga em excesso fica na superfície externa do condutor e o campo elétrico resultante no seu interior é nulo, então os ocupantes estão protegidos (E).
A é falsa: se a borracha dos pneus isolasse, não impediria a descarga que atravessa o ar. B está mal formulada (o potencial é uma grandeza escalar, e não há “vetor soma do potencial”). C é falsa: o carro não é esférico. D é falsa: a carga em excesso se distribui na superfície externa, e não no interior.
Q24
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Corrente alternada e geração de energia
A necessidade de produção de energia elétrica é uma preocupação constante e crescente. Para a produção em grande escala, temos usinas hidroelétricas, termoelétricas, eólicas e duas nucleares em funcionamento (esporádico). Todas elas produzem corrente elétrica alternada sob os mesmos princípios físicos. Ultimamente tem se falado na produção de corrente elétrica (contínua) por placas solares que utilizam outros processos físicos. Escolha a alternativa que melhor define a produção da energia elétrica.
A)O maior problema da produção da energia elétrica contínua é a transformação para corrente elétrica alternada. Isto porque os aparelhos eletrodomésticos queimam quando alimentados por energia elétrica alternada;
B)As pilhas ou baterias geram corrente elétrica alternada, porém são fontes economicamente inviáveis para produção em larga escala;
C)A energia elétrica alternada se comporta como uma onda eletromagnética com frequência de 60Hz;
D)O chuveiro elétrico, através do efeito Joule, utiliza a energia elétrica contínua dissipada numa resistência para aquecer a água;
E)As usinas eólicas dependem da quantidade de radiação solar para girarem as pás e produzirem corrente contínua.
Gabarito oficial — UNESPAR 2020 — Q24
C
Resolução
As usinas citadas geram tensão alternada por indução eletromagnética (lei de Faraday), com frequência de 60 Hz no Brasil, e a corrente e a tensão alternadas variam senoidalmente no tempo, de modo análogo a uma onda; é nesse sentido que a alternativa C, o gabarito oficial, é a mais adequada.
As demais são claramente falsas: A (eletrodomésticos funcionam em corrente alternada, que é a da rede); B (pilhas e baterias fornecem corrente contínua); D (o chuveiro funciona com a corrente da rede, alternada, e o efeito Joule independe de ela ser contínua ou alternada); E (as usinas eólicas giram com o vento e geram corrente alternada).
Observação: a redação de C é imprecisa (a rede elétrica não é uma “onda eletromagnética” no sentido da luz), mas é a única que não contém um erro conceitual evidente.
Q25
Mecânica — Gravitação — Lei da Gravitação Universal e exoplanetas
“Astrônomos holandeses e americanos descobriram um exoplaneta com um sistema de anéis gigantesco, 200 vezes maior do que os anéis de Saturno. Os anéis foram encontrados graças a dados levantados pelo observatório SuperWASP, que pode detectar exoplanetas quando estes passam à frente das estrelas. Tal exoplaneta foi batizado de J1407b.” (Adaptado de: BBC News. 28/01/2015) Com base nessa informação, assinale o que for CORRETO.
A)O ano-luz é a unidade de medida da distância entre astros e elementos astronômicos e vale, aproximadamente, 3,0x108 m/s;
B)A Lei da Gravitação Universal de Newton explica o movimento do exoplaneta encontrado. Por isso, é possível prever sua posição a qualquer momento;
C)Um exoplaneta não obedece a Lei da Gravitação Universal de Newton por isso deve ser rastreado o todo tempo para que seu movimento seja estudado;
D)Para mais de dois corpos celestes a Lei da Gravitação Universal de Newton se torna a multiplicação das massas de todos os planetas ou exoplanetas;
E)Não é a lei da Gravitação Universal de Newton que explica o movimento do exoplaneta encontrado, mas sim as leis de Kepler.
Gabarito oficial — UNESPAR 2020 — Q25
B
Resolução
A lei da gravitação universal vale para quaisquer corpos com massa, inclusive os exoplanetas. Conhecendo as massas e as condições iniciais, é possível calcular a trajetória e prever a posição do exoplaneta (B).
A é falsa: o ano-luz (distância percorrida pela luz em um ano, \(\approx9{,}5\times10^{15}\text{ m}\)) é unidade de distância, e \(3{,}0\times10^8\) m/s é a velocidade da luz. C é falsa: os exoplanetas obedecem à lei de Newton. D é falsa: com mais corpos, a força resultante é a soma vetorial das forças de cada par. E é falsa: as leis de Kepler descrevem as órbitas, mas decorrem da gravitação de Newton, que é a que as explica.