Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

Unicentro Vestibular 2005.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual do Centro-Oeste

Questões de Física do Vestibular 2005.2 (Grupo I), com gabarito oficial e resolução comentada.

Dados da prova

Unicentro: 2005.2 · 15 questões de Física. Edição identificada pelo concurso no gabarito fornecido. Transcrição conferida com o PDF local e resoluções próprias do Método TEF.

Q1
Tempo de reação e velocidade no pênalti

No futebol, a marca do pênalti está a 11 m do ponto mais próximo da linha do gol. Já os pontos mais distantes, as bordas laterais das traves, estão a 11,59 m da marca do pênalti. A distância entre as traves é de 7,32 m e a distância da borda inferior do travessão até o chão é de 2,44 m. Assim, quando o goleiro está de braços abertos suas mãos distam cerca de 3 metros dos cantos das traves. A partir desses dados, e supondo que numa cobrança de pênalti um batedor chute a bola num canto com a velocidade de 97,2 km/h, assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o tempo que tem o goleiro para alcançar a bola e qual deve ser sua velocidade média.

A)0,10s e 108km/h
B)0,15s e 72km/h
C)0,27s e 40km/h
D)0,39s e 28km/h
E)0,43s e 25km/h

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

E

Resolução

Desprezando a variação da velocidade da bola:

\[v_b=97{,}2/3{,}6\]
\[v_b=27\,m/s\]
\[t=11{,}59/27\]
\[t\approx0{,}429\,s\]

O goleiro precisa deslocar a mão cerca de 3 m nesse intervalo.

\[v_g=3/0{,}429\]
\[v_g\approx6{,}99\,m/s\]
\[v_g\approx25{,}2\,km/h\]

Alternativa correta: E.

Q2
Pêndulo em veículo que freia

Quando um automóvel freia, seus passageiros e tudo o mais que estiver no seu interior são arremessados para frente devido à desaceleração, pois, de acordo com a primeira lei de Newton, os corpos tendem a manter seu estado de movimento. Esta desaceleração pode ser medida com um pêndulo pendurado no teto do automóvel, através do ângulo θ , entre o fio e a direção vertical.

Sobre a relação entre a aceleração do automóvel (a), a aceleração da gravidade (g) e o ângulo θ , é correto afirmar:

A)a = g tg( θ )
B)a = g/ tg( θ )
C)a = g cos( θ )
D)a = g sen( θ )
E)a = g tg2( θ )

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

A

Resolução

No referencial inercial, o pêndulo acompanha a aceleração horizontal do veículo.

\[T\cos\theta=mg\]
\[T\sin\theta=ma\]

Dividindo as equações:

\[\tan\theta=\frac ag\]
\[a=g\tan\theta\]

Alternativa correta: A.

Q3
Atrito e aceleração do automóvel

Por se oporem ao movimento, as forças de atrito são facilmente reconhecidas. No entanto nem sempre isso ocorre, pois existem situações em que são justamente as forças de atrito as responsáveis pelo movimento. Dentre os movimentos descritos a seguir, assinale a alternativa que apresenta aquele no qual as forças de atrito são essenciais para que o movimento ocorra.

A)Um foguete sendo acelerado através da queima de combustível.
B)Um automóvel em movimento retilíneo uniforme.
C)Um esquiador deslizando encosta abaixo em uma montanha.
D)Um projétil arremessado de um canhão.
E)Um automóvel que acelera rapidamente de 0 a 100 km/h.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

E

Resolução

Para acelerar sobre a pista, os pneus motrizes empurram o chão para trás e recebem uma força de atrito para a frente. No modelo de rolamento sem deslizamento, essa interação fornece a resultante horizontal. Um foguete, em contraste, pode acelerar no vácuo pela ejeção de massa.

Alternativa correta: E.

Q4
Luvas de boxe e terceira lei de Newton

As luvas, instrumento essencial dos lutadores de Boxe, são um ícone desse esporte. A partir das Leis da Mecânica de Newton e, em particular, sob a perspectiva da Terceira Lei de Newton, é correto afirmar que as luvas do Boxe:

A)Aumentam a massa dos punhos do boxista, aumentando a força dos seus golpes.
B)Aumentam a área de contato entre os punhos do boxista e o corpo do adversário.
C)Amaciam os golpes do boxista, tornando-os suportáveis ao adversário.
D)Protegem a mão do boxista, evitando que ela fique ferida com os golpes por ele mesmo desferidos.
E)Por serem elásticas, diminuem o tempo de contato entre os punhos do boxista e o corpo do adversário, aumentando assim a força do golpe.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

D

Resolução

Ao golpear o adversário, a mão recebe uma força de reação de mesmo módulo e sentido oposto. A luva distribui a interação e ajuda a proteger a mão que desfere o golpe. Sua deformação também pode aumentar o intervalo de contato; não reduz esse intervalo como afirma uma das opções.

Alternativa correta: D.

Q5
Temperatura e agitação molecular

Muito embora as idéias acerca de quente e frio sejam tão antigas quanto a humanidade e só no século XVI os primeiros termômetros, reconhecidos como tal, tenham sido sistematicamente construídos, foi na segunda metade do século XIX que um modelo microscópico da matéria deu consistência aos conceitos de calor e temperatura: a teoria cinética dos gases. Assinale a alternativa que aponta resultados essenciais desse modelo.

A)O calor é constituído por uma substância indelével chamada calórico.
B)A temperatura de um gás é uma medida da quantidade total de energia nele contida.
C)O calor é constituído por uma substância gasosa chamada caloria.
D)A temperatura de um gás é uma medida da quantidade de energia cinética contida no movimento aleatório de suas partículas.
E)Calor e temperatura expressam, igualmente, medidas das calorias contidas em um corpo.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

D

Resolução

No modelo de gás ideal, a energia cinética média de translação de uma partícula é:

\[\langle E_c\rangle=\frac32k_BT\]

Assim, a temperatura absoluta mede a agitação térmica média. Calor é energia em transferência por diferença de temperatura, e não uma substância contida no gás.

Alternativa correta: D.

Q6
Isolamento em uma garrafa térmica

O interior espelhado, e a parte interior separada da exterior por uma camada de ar, são duas características usuais de uma garrafa térmica. A partir dos conhecimentos da física do calor, assinale a alternativa que indica duas maneiras pelas quais o espelhamento e a camada de ar, respectivamente, mantém a temperatura do conteúdo da garrafa.

A)Por reflexão do calórico e por eliminação da radiação.
B)Por reflexão da radiação e por ressonância da condução.
C)Por radiação e por eliminação da convecção.
D)Por convecção e por diminuição da condução.
E)Por reflexão da radiação e por diminuição da condução.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

E

Resolução

As superfícies espelhadas refletem parte da radiação térmica e reduzem sua troca entre o interior e o exterior. O ar aprisionado é mau condutor térmico e reduz a condução entre as paredes. A separação das paredes também limita a circulação de ar; não constitui eliminação de todo mecanismo de transferência.

Alternativa correta: E.

Q7
Primeira lei da termodinâmica

A lei física conhecida como Primeira Lei da Termodinâmica só foi formulada depois da descoberta daquela que é hoje conhecida como Segunda Lei da Termodinâmica. Enquanto a Segunda Lei foi formulada em 1824 por Sadi Carnot, no seu famoso livro “Reflexões sobre a potência motriz do fogo”, a Primeira Lei é conseqüência de uma longa reflexão histórica, para a qual contribuíram vários cientistas, sendo definitivamente aceita na segunda metade do século XIX.

Com base nos conhecimentos sobre as Leis da Termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta corretamente o conteúdo da sua Primeira Lei.

A)Todo o calor fornecido a uma máquina térmica, operando em um processo cíclico, é convertido em trabalho.
B)O calor é uma forma de energia, de tal maneira que o calor fornecido a um material corresponde à energia interna por ele adquirida, mais o trabalho por ele realizado nesse processo.
C)É impossível construir uma máquina térmica que, operando em um processo cíclico, transforme todo o calor a ela fornecido em trabalho.
D)Em uma máquina térmica o calórico caminha, espontaneamente, da fonte fria à fonte quente.
E)Uma máquina térmica realiza trabalho ao conduzir o calórico da fonte quente à fonte fria.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

B

Resolução

Adotando trabalho positivo quando realizado pelo sistema, a primeira lei é:

\[\Delta U=Q-W\]
\[Q=\Delta U+W\]

O calor recebido corresponde à variação de energia interna mais o trabalho realizado. Essa igualdade não determina, sozinha, quais processos são possíveis ou qual rendimento máximo uma máquina pode alcançar.

Alternativa correta: B.

Q8
Difração do som em torno de obstáculos

Quando estamos atrás de um muro, conseguimos ouvir o que é falado embora não consigamos ver quem está falando. Essa diferença entre a propagação do som e da luz deve-se, principalmente, ao efeito da difração do som, que se comporta como as ondas na água quando encontram uma pedra na região de propagação.

Sobre a difração do som, é correto afirmar:

A)As ondas sonoras são transmitidas através do muro e, por isso, é possível ouvir o que é falado atrás do muro.
B)As ondas sonoras são refletidas pelo muro e esta reflexão intensifica o som, possibilitando que se ouça por detrás do muro.
C)Ao incidir sobre o muro, as ondas sonoras são absorvidas por um lado do muro e emitidas pelo outro lado e, então, propagam-se em linha reta.
D)As ondas sonoras mudam a direção de propagação em torno do muro e atingem o ouvido de pessoas que estão atrás do muro.
E)As ondas sonoras sofrem dispersão ao incidirem sobre o muro, tendo uma direção de propagação para cada freqüência, e aquela que é escutada é a de maior freqüência.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

D

Resolução

A difração permite que o som se espalhe ao passar pelas bordas do muro e alcance regiões que ficariam na sombra segundo uma descrição estritamente retilínea. Os comprimentos de onda audíveis são muito maiores que os da luz visível, tornando esse efeito mais perceptível para o som na situação descrita.

Alternativa correta: D.

Q9
Reflexão em películas finas

As cores brilhantes refletidas por películas finas transparentes, tais como as bolhas de sabão, são causadas pela interferência entre o feixe de luz refletido na superfície dianteira da película e o feixe de luz refletido na superfície traseira da película.

Sobre a reflexão da luz por películas, é correto afirmar:

A)O ângulo de reflexão do feixe refletido na superfície dianteira é proporcional à espessura da película.
B)O feixe refletido pela superfície traseira da película situa-se em um plano perpendicular ao feixe refratado na superfície dianteira.
C)O seno do ângulo de reflexão do feixe refletido na superfície traseira é inversamente proporcional ao seno do ângulo incidente na superfície dianteira.
D)Em ambas as superfícies da película, o ângulo de reflexão é igual ao de incidência, para todas as cores.
E)Nas duas superfícies da película, ocorre reflexão total da luz incidente e, portanto, não há refração da luz.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

D

Resolução

Em cada superfície, os ângulos são medidos em relação à normal e obedecem à lei da reflexão:

\[\theta_r=\theta_i\]

As cores observadas resultam da interferência entre feixes com diferenças de caminho óptico e de fase. Não há necessidade de reflexão total em ambas as interfaces.

Alternativa correta: D.

Q10
Refração, dispersão e frequência da luz

O arco-íris é produzido pelos efeitos combinados de refração, dispersão e reflexão interna da luz do Sol por gotas de chuva, da seguinte maneira: o raio de luz atinge uma gota de chuva, é refratado na primeira superfície e parcialmente refletido na segunda, voltando para fora pela superfície frontal. A dispersão da luz ocorre quando o raio de luz é refratado na primeira superfície.

Sobre a reflexão, refração e dispersão da luz, considere as afirmativas a seguir.

I. A freqüência da luz muda com a reflexão.

II. A luz sofre desvio ao atravessar obliquamente de um meio para outro, pois se propaga em materiais diferentes com velocidades diferentes.

III. A dispersão da luz ocorre na refração porque o índice de refração é função do comprimento de onda da luz.

IV. Como diferentes freqüências da luz se propagam com diferentes valores de velocidade em materiais transparentes, elas se refratam com o mesmo ângulo.

Estão corretas apenas as afirmativas:

A)I e IV.
B)II e III.
C)II e IV.
D)I, II e III.
E)I, III e IV.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

B

Resolução

A frequência permanece determinada pela fonte. A velocidade muda ao passar de um meio para outro.

\[v=\frac cn\]

Na incidência oblíqua, a lei de Snell relaciona os ângulos.

\[n_1\sin i=n_2\sin r\]

Como o índice depende da frequência, as cores se desviam por ângulos diferentes. A primeira e a quarta afirmações são falsas; a segunda e a terceira são verdadeiras.

Alternativa correta: B.

Q11
Eletrização e retenção de cargas em tecidos

Após dois pares de meias serem retirados de um secador de roupas, um deles permanece unido por um longo tempo, mas o outro não. Essa diferença no tempo de interação entre os elementos de cada par de meia deve-se ao material de que são feitas.

Sobre a interação entre os elementos de cada par de meia, é correto afirmar:

A)Na máquina de secar, as roupas são movimentadas e, por atrito, ficam eletrizadas; aquelas que são constituídas por materiais de baixa condutividade, interagem eletrostaticamente por mais tempo.
B)A máquina de secar retira a umidade das roupas e, conseqüentemente, retira as cargas magnéticas, fazendo com que as roupas constituídas por materiais paramagnéticos interajam por mais tempo.
C)A diferença no tempo de interação deve-se às propriedades condutoras dos materiais de que as meias são constituídas, e quanto mais condutoras elas forem, maior será a força magnética que atua nos pés das meias.
D)As meias que permanecem mais tempo juntas são aquelas que, ao serem eletrizadas por atrito, ficam eletricamente neutras.
E)Aquelas meias que ficam unidas por mais tempo são constituídas por materiais que têm facilidade em perder todos os elétrons e a interação entre os pés deve-se à força nuclear entre os prótons, que é muito forte.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

A

Resolução

A movimentação e o contato entre tecidos favorecem a separação de cargas. Em materiais de baixa condutividade, as cargas têm menor mobilidade e podem persistir por mais tempo. A atração eletrostática mantém os tecidos juntos até que a carga se redistribua ou seja dissipada.

Alternativa correta: A.

Q12
Tensão e capacidade de fornecer corrente

Para ligar um motor de arranque é necessário conectá- lo a uma bateria de 12V. Se a bateria estiver descarregada, é correto afirmar:

A)Ela pode ser substituída por oito pilhas de 1,5V, desde que estas sejam ligadas em paralelo, pois assim a tensão do conjunto é igual ao da bateria.
B)Se oito pilhas de 1,5V forem ligadas em série e conectadas aos terminais do motor de arranque, a intensidade de corrente será suficiente para movimentar o motor.
C)Mesmo que oito pilhas de 1,5V sejam ligadas em série e a tensão nos terminais seja igual a 12V, elas não substituirão a bateria se não tiverem carga elétrica acumulada suficiente para que se estabeleça a corrente elétrica necessária para movimentar o motor.
D)Oito pilhas de 1,5V não podem substituir a bateria porque elas perdem tensão ao serem ligadas em paralelo entre si e em série com o motor de arranque, pois ao invés dos 12V, o motor ficaria submetido a uma tensão de apenas 8V.
E)Oito pilhas de 1,5V não podem substituir as baterias, pois se elas forem ligadas em série a tensão do conjunto seria 8V e se fossem ligadas em paralelo, a tensão seria igual a 1,5V dividido por oito. Nos dois tipos de ligações, a tensão resultante seria menor que 12V.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

C

Resolução

Oito pilhas de 1,5 V em série somam a tensão nominal de 12 V.

\[\varepsilon_{total}=8\times1{,}5\]
\[\varepsilon_{total}=12\,V\]

Isso não garante o acionamento do motor: as pilhas precisam fornecer a corrente necessária sem queda excessiva de tensão e por tempo suficiente. Em uma fonte real:

\[U=\varepsilon-rI\]

A alternativa pretendida reconhece a insuficiência possível do conjunto. Mais precisamente, a corrente de partida depende também da resistência interna e da capacidade de descarga, não apenas da carga acumulada.

Alternativa correta: C.

Q13
Cancelamento de campo em pares trançados

Muitas vezes, enrolam-se os pares de fios que alimentam os componentes de equipamentos eletrônicos para reduzir efeitos devido à passagem de corrente elétrica.

Sobre esses efeitos, é correto afirmar:

A)Enrolar os pares de fios é uma das formas de reduzir a tensão elétrica do circuito, reduzindo a potência dissipada pelos fios que alimentam os componentes eletrônicos do circuito.
B)Enrolando-se pares de fios do circuito elétrico, reduz-se a intensidade da força elétrica que atua sobre os elétrons e, conseqüentemente, a intensidade de corrente nesse pedaço do circuito é pequena.
C)Sempre que há corrente elétrica, há dissipação de energia por efeito Joule. Se os fios, por onde circula corrente em sentido contrário, são enrolados, a dissipação de energia pela corrente de um sentido é anulada pela dissipação da energia da corrente no sentido contrário.
D)Ao enrolarem-se os pares de fios, reduz-se a força magnética que atua sobre os elétrons, diminuindo a intensidade da corrente e, conseqüentemente, reduz- se a perda por efeito Joule.
E)Se pares de fios que alimentam os componentes de equipamentos eletrônicos forem enrolados, o campo magnético, devido à corrente que circula nesse pedaço do circuito, é nulo.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

E

Resolução

Nos fios de ida e retorno, as correntes têm mesmo módulo e sentidos opostos. Seus campos se opõem e tendem a se cancelar a distâncias grandes comparadas à separação entre os fios. O trançamento reduz a interferência magnética externa. A afirmação de campo nulo é uma idealização: próximo a cada fio, em geral, o campo não é zero. A dissipação de Joule não se cancela.

Alternativa correta: E.

Q14
Transformador rebaixador de tensão

Um aparelho de rádio funciona com uma bateria de 9 V. Alternativamente, ele pode ser ligado a uma tomada de 127 V, utilizando-se um adaptador, denominado de circuito retificador.

Para diminuir a tensão de 127V para 9V há um transformador constituído por duas bobinas: a primária e a secundária. A bobina primária é a bobina de entrada no transformador, que é conectada à tomada de 127V e a bobina secundária é a bobina de saída com 9V.

Sobre o transformador, é correto afirmar:

A)O transformador composto pela associação de bobinas é eficiente para qualquer fonte de tensão, seja ela de corrente alternada ou de corrente constante.
B)A bobina primária tem sempre mais voltas que a bobina secundária, seja o transformador rebaixador ou aumentador.
C)O transformador descrito é eficiente nas mudanças de tensões de entrada e saída somente para fontes de corrente alternada.
D)Quando a bobina secundária do transformador é enrolada em torno da primária, o transformador aumenta ou reduz tensão constante.
E)Transformadores, que têm a bobina secundária com mais voltas que a bobina primária, são transformadores aumentadores de energia.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

C

Resolução

A corrente alternada no primário produz fluxo magnético variável, induzindo tensão no secundário. Para um transformador ideal:

\[\frac{U_s}{U_p}=\frac{N_s}{N_p}\]
\[\frac{N_s}{N_p}=\frac9{127}\]

Por ser rebaixador, o secundário tem menos espiras. Uma corrente contínua constante não mantém a indução em regime permanente.

Alternativa correta: C.

Q15
Formas de onda e retificação

Um aparelho de rádio funciona com uma bateria de 9 V. Alternativamente, ele pode ser ligado a uma tomada de 127 V, utilizando-se um adaptador, denominado de circuito retificador.

Para retificar a corrente, ou seja, transformá-la em corrente contínua, o transformador apresenta outros elementos, dentre eles o diodo retificador, que retifica a corrente, e o capacitor que, ao se descarregar, faz com que a corrente decresça exponencialmente, estabilizando- a. Considere os gráficos da intensidade de corrente em função do tempo, a seguir.

Quatro gráficos de corrente por tempo identificados como I, II, III e IV, para associação com os sinais descritos na questão.

Assinale a alternativa que apresenta os gráficos na seguinte ordem: corrente retificada pelo diodo; corrente constante; corrente em um circuito de um capacitor descarregando; corrente alternada.

A)I; II; III; IV.
B)I; IV; II; III.
C)II; I; IV; III.
D)II; IV; III; I.
E)IV; II; I; III.

Gabarito fornecido do 2º Concurso Vestibular de 2005.

D

Resolução

O gráfico I muda de sinal periodicamente: representa corrente alternada. O gráfico II apresenta pulsos de um único sinal: corrente retificada. O gráfico III decresce exponencialmente, como a descarga de um capacitor em um circuito resistivo.

\[I(t)=I_0e^{-t/(RC)}\]

O gráfico IV é uma linha horizontal: corrente constante. A ordem solicitada é II, IV, III, I.

Alternativa correta: D.