Prova Unioeste 2005 — Física com Gabarito e Resolução

Física Moderna — Física Nuclear — Fusão Nuclear e Energia do Sol (Somatório)

Sabe-se que a energia irradiada pelo Sol é resultado de uma transformação nuclear, a qual ocorre no seu interior. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

(01)A transformação nuclear que ocorre no Sol é do tipo fissão nuclear, envolvendo núcleos de urânio.
(02)A propagação da energia radiante do Sol para a Terra ocorre por meio de fótons.
(04)A radiação solar que atinge a Terra é do tipo monocromática.
(08)Com a ocorrência de reações nucleares, o Sol perde massa, convertida em energia, a qual pode ser calculada pela equação relativística $E=mc^2$.
(16)As reações nucleares que acontecem no Sol transformam elementos leves em elementos mais pesados.
(32)A transformação nuclear que ocorre no Sol é do tipo fusão nuclear.
(64)A propagação da energia do Sol para a Terra ocorre pelo processo de condução de calor.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

58 = 02+08+16+32

Gabarito comentado Método TEF

• (01) falsa: no Sol ocorre fusão (principalmente de núcleos de hidrogênio em hélio), e não fissão de urânio.

• (02) verdadeira: a energia chega como radiação eletromagnética, que se descreve em termos de fótons.

• (04) falsa: a radiação solar é policromática (todo o espectro, com o máximo no visível).

• (08) verdadeira: a massa perdida vale $\Delta m=\Delta E/c^2$.

• (16) verdadeira: a fusão forma núcleos mais pesados (hélio) a partir de mais leves (hidrogênio).

• (32) verdadeira, como já visto no item (01).

• (64) falsa: entre o Sol e a Terra há vácuo; não há condução (nem convecção), apenas radiação.

Mecânica — Gravitação — Aceleração da Gravidade (Somatório)

Sobre a aceleração da gravidade, é correto afirmar

(01)que, em um mesmo local, a aceleração da gravidade é uma grandeza vetorial com direção e sentido iguais à direção e sentido da força da gravidade.
(02)que as diferentes massas da Terra e da Lua definem valores diferenciados para a aceleração da gravidade em suas superfícies.
(04)que, em queda livre, todos os objetos apresentam aceleração igual a $9{,}8\text{ m/s}^2$, independentemente da distância em relação à superfície da Terra.
(08)que a aceleração de pacotes de energia como os fótons, na ausência da resistência do ar, é determinada pela aceleração da gravidade local.
(16)que a aceleração da gravidade próxima à superfície terrestre independe de características próprias dos objetos sujeitos a esta aceleração.
(32)que o valor da aceleração da gravidade diminui à medida que nos afastamos do nível do mar para maiores altitudes, devido à redução da densidade do ar.
(64)que o valor da aceleração da gravidade na Terra, ao nível do mar, é aproximadamente $9{,}8\text{ N/kg}$.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

83 = 01+02+16+64

Gabarito comentado Método TEF

O campo gravitacional é $\vec g=\dfrac{\vec F}{m}=-\dfrac{GM}{r^2}\hat r$.

• (01) verdadeira: $\vec g=\vec F/m$ tem a direção e o sentido da força gravitacional.

• (02) verdadeira: $g=GM/R^2$ depende da massa e do raio do astro (Terra $\approx9{,}8\text{ m/s}^2$, Lua $\approx1{,}6\text{ m/s}^2$).

• (04) falsa: $g$ diminui com a distância ao centro da Terra.

• (08) falsa: fótons não têm massa de repouso e não sofrem aceleração gravitacional como corpos materiais ($\approx$ trajetória curvada só pela relatividade geral, e sempre com velocidade $c$).

• (16) verdadeira: na queda livre, a aceleração não depende da massa nem da forma do corpo (sem resistência do ar).

• (32) falsa: $g$ diminui com a altitude porque a distância ao centro da Terra aumenta, e não pela redução da densidade do ar.

• (64) verdadeira: $1\text{ m/s}^2=1\text{ N/kg}$, de modo que $g\approx9{,}8\text{ N/kg}$.

Eletricidade — Energia Elétrica — Painel Fotovoltaico: Potência e Energia (Questão Aberta)

Um painel fotovoltaico, cuja área de captação tem a forma de um quadrado com $200\text{ cm}$ de lado, recebe energia solar com intensidade de $1000\text{ W/m}^2$. Neste painel a energia solar é transformada em energia elétrica com eficiência de $10\%$. Calcule, em $\text{kWh}$, a energia total fornecida por este painel, em forma de energia elétrica, como resultado de $5$ horas de exposição ao sol.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

Gabarito comentado Método TEF

Área: $A=(2{,}0\text{ m})^2=4{,}0\text{ m}^2$. Potência solar recebida: $P_{rec}=1000\cdot4=4000\text{ W}$.

Potência elétrica: $P_{el}=0{,}10\cdot4000=400\text{ W}=0{,}40\text{ kW}$.

Energia em $5\text{ h}$: $E=P_{el}\,t=0{,}40\cdot5=2{,}0\text{ kWh}$.

Mecânica — Hidrostática — Pressão, Pascal, Arquimedes e Pressão Atmosférica (Somatório)

Sobre conceitos de hidrostática, é correto afirmar

(01)que, no Sistema Internacional, a unidade de medida da pressão é o pascal (Pa), que representa a pressão exercida por uma força de $1\text{ N}$ aplicada paralelamente a uma superfície de $1\text{ m}$.
(02)que a pressão atmosférica próxima à Terra diminui com o aumento da altitude porque o peso do ar sobre as camadas mais elevadas da atmosfera é menor do que aquele sobre as camadas mais baixas.
(04)que, na Terra, a medida da pressão atmosférica permite calcular a altitude aproximada de um lugar em relação ao nível do mar.
(08)que a lei de Pascal é válida tanto para líquidos quanto para gases, enquanto que a lei de Arquimedes é restrita aos fenômenos no interior dos líquidos.
(16)que a pressão manométrica apresenta valor negativo quando a pressão absoluta é inferior à pressão atmosférica.
(32)que a força de empuxo atua sobre objetos imersos no ar.
(64)que, em um processo isobárico, a taxa de variação da pressão é uniforme e diferente de zero.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

54 = 02+04+16+32

Gabarito comentado Método TEF

• (01) falsa: $1\text{ Pa}=1\text{ N/m}^2$, ou seja, força perpendicular a uma superfície de $1\text{ m}^2$ (e não $1\text{ m}$, nem paralela).

• (02) verdadeira: a pressão atmosférica é o peso da coluna de ar acima; quanto mais alto, menos ar acima.

• (04) verdadeira: como a pressão varia com a altitude, ela pode ser usada para estimá-la (altímetros).

• (08) falsa: o princípio de Arquimedes vale para qualquer fluido, inclusive gases.

• (16) verdadeira: $p_{man}=p_{abs}-p_{atm}<0$ quando $p_{abs}<p_{atm}$ (vácuo parcial).

• (32) verdadeira: o ar também exerce empuxo (por exemplo, o de um balão).

• (64) falsa: isobárico significa pressão constante, ou seja, taxa de variação da pressão nula.

Ondulatória — Luz — Laser, Fibra Óptica e Leitura de CD (Somatório)

Informações são guardadas em discos CD por meio de seqüências de traços ao longo do disco, as quais são varridas por um feixe de laser, durante a leitura. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

(01)No vácuo, a velocidade das ondas eletromagnéticas que formam o feixe de laser é de $300.000\text{ km/s}$.
(02)As ondas eletromagnéticas que formam o feixe de laser podem deslocar-se através de fibras ópticas, sofrendo sucessivas reflexões totais.
(04)Qualquer feixe de laser, tal como o feixe empregado na leitura de um CD, é formado por ondas eletromagnéticas de vários comprimentos de onda.
(08)Todo feixe de laser é formado por fótons de freqüência bem definida.
(16)A leitura de um disco CD é realizada com o emprego do fenômeno de interferência de ondas.
(32)A leitura de um disco CD é realizada com o emprego do fenômeno de difração de ondas.
(64)A leitura de um disco CD é realizada com o emprego de uma onda mecânica.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

59 = 01+02+08+16+32

Gabarito comentado Método TEF

• (01) verdadeira: $c=3{,}0\times10^8\text{ m/s}=300\,000\text{ km/s}$.

• (02) verdadeira: o princípio da fibra óptica é a reflexão interna total sucessiva.

• (04) falsa: o laser é essencialmente monocromático (um comprimento de onda bem definido) e coerente.

• (08) verdadeira: sendo monocromático, os fótons têm frequência bem definida ($E=hf$).

• (16) e (32) verdadeiras (segundo o gabarito oficial): os trilhas do CD são, em escala, da ordem do comprimento de onda do laser; a luz refletida pelas regiões em relevo (pits) e planas (lands) é difratada e interfere construtiva ou destrutivamente, e a variação da intensidade resultante é lida pelo detector como os bits.

• (64) falsa: o feixe é de luz, uma onda eletromagnética, e não mecânica.

Mecânica — Energia — Razão entre Energias Cinéticas (Questão Aberta)

Determine a razão $E_2/E_1$ entre a energia $E_1$ necessária para acelerar uma bola de $500\text{ g}$ desde o repouso até a velocidade final de $10\text{ m/s}$ e a energia $E_2$ necessária para acelerar a mesma bola desde o repouso até a velocidade final de $30\text{ m/s}$. Considere que, nos dois processos de aceleração, as condições são iguais.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

Gabarito comentado Método TEF

A energia necessária é a variação da energia cinética: $E=\dfrac{mv^2}{2}$ (partindo do repouso).

$E_1=\dfrac{0{,}5\cdot10^2}{2}=25\text{ J}$ e $E_2=\dfrac{0{,}5\cdot30^2}{2}=225\text{ J}$.

$\dfrac{E_2}{E_1}=\left(\dfrac{30}{10}\right)^2=3^2=9$ (a massa se cancela).

Mecânica — Dinâmica — Conceitos de Impulso, Força, Trabalho e Movimento (Somatório)

São fornecidas abaixo diversas afirmativas, envolvendo conceitos de mecânica. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

(01)Um objeto, inicialmente em repouso, recebe um impulso e adquire velocidade. Após um curto intervalo de tempo, o impulso deixa de atuar. Pode-se afirmar que, a partir deste momento, como conseqüência do impulso, o objeto passa a ter uma força, a qual, aos poucos, vai cessando, até que o objeto volte ao repouso. Considere que o objeto não sofre nenhum outro tipo de interação.
(02)Um objeto não pode realizar uma trajetória curva com velocidade escalar constante, caso a soma vetorial de todas as forças que sobre ele atuam seja nula.
(04)A velocidade de um projétil, sujeito apenas ao campo gravitacional da Terra, lançado obliquamente, aumenta até atingir um valor máximo, após o que o projétil se desloca verticalmente, de volta para o chão.
(08)É possível exercer uma força sobre um objeto sem que haja realização de trabalho.
(16)Um objeto que está em repouso não pode estar sendo submetido à ação da gravidade.
(32)A atração gravitacional entre dois objetos leva um certo tempo para ocorrer, não sendo instantânea.
(64)Para que um objeto esteja em movimento, não é necessário haver uma força aplicada sobre ele.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

74 = 02+08+64

Gabarito comentado Método TEF

• (01) falsa: o impulso transfere quantidade de movimento; depois dele o objeto segue em MRU (1ª lei de Newton), sem força nenhuma e sem voltar ao repouso.

• (02) verdadeira: numa trajetória curva a velocidade (vetor) muda de direção, e então há aceleração e, pela 2ª lei, resultante não nula, mesmo com rapidez constante.

• (04) falsa: a componente horizontal da velocidade é constante e a vertical varia continuamente; o projétil nunca cai verticalmente, e o módulo da velocidade diminui até o ponto mais alto e depois aumenta.

• (08) verdadeira: o trabalho $W=Fd\cos\theta$ é nulo se a força é perpendicular ao deslocamento (por exemplo, a força centrípeta ou a normal).

• (16) falsa: um objeto em repouso pode estar sujeito à gravidade, equilibrada por outra força (por exemplo, a normal).

• (32) o gabarito oficial considera falsa (visão newtoniana, na qual a ação gravitacional é instantânea). Ressalva: na relatividade geral, as variações do campo gravitacional se propagam à velocidade da luz ($c$), então a afirmação seria verdadeira em física moderna.

• (64) verdadeira: pela 1ª lei, um objeto em MRU está em movimento com resultante nula.

Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Linha de Transmissão (Questão Aberta)

Na cidade de Macapá, no Estado do Amapá, uma linha de transmissão de energia elétrica horizontal de $3\text{ km}$ de comprimento está orientada geograficamente de oeste para leste. Considere que, naquela região, o campo magnético terrestre é horizontal, de intensidade $1{,}0\times10^{-4}\text{ T}$ e aponta para o norte geográfico. Se a força que o campo magnético da Terra exerce sobre esta linha de transmissão é de $6{,}0\text{ N}$, calcule, em ampères (A), a corrente elétrica transportada pela linha de transmissão.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

Gabarito comentado Método TEF

O fio vai de oeste para leste e o campo aponta para o norte: são perpendiculares, então $\text{sen}\,\theta=1$.

$F=BiL\Rightarrow i=\dfrac{F}{BL}=\dfrac{6{,}0}{1{,}0\times10^{-4}\cdot3000}=\dfrac{6{,}0}{0{,}30}=20\text{ A}$

Mecânica — Força Resultante, Quantidade de Movimento e Energia (Somatório)

Um objeto de massa $X$ quilogramas sofre a ação de uma força resultante igual a $2X$ newtons, durante um intervalo de tempo de $1$ segundo. Considere que a força resultante realiza um trabalho maior que zero e que o objeto não sofre movimento de rotação. Durante este intervalo de tempo, é correto afirmar

(01)que o objeto pode apresentar uma elevação na energia potencial gravitacional.
(02)que o momento linear do objeto pode permanecer constante.
(04)que a energia cinética final do objeto será necessariamente superior à energia cinética inicial.
(08)que o módulo da aceleração do objeto é de $2\text{ m/s}^2$.
(16)que não ocorre a conservação da quantidade de movimento do objeto.
(32)que, para um movimento horizontal, a energia total do objeto se conserva.
(64)que um gráfico cartesiano da velocidade no eixo $y$ e tempo no eixo $x$ apresentará uma reta paralela ao eixo $x$.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

29 = 01+04+08+16

Gabarito comentado Método TEF

Com $F_R=2X$ e $m=X$: $a=\dfrac{F_R}{m}=2\text{ m/s}^2$ (constante), e a velocidade varia linearmente, $v=v_0+2t$.

• (01) verdadeira: a força resultante pode apontar para cima e o corpo subir, aumentando $E_p$ (a resultante já inclui o peso).

• (02) falsa: pelo teorema do impulso, $\Delta p=F_R\Delta t=2X\cdot1\neq0$.

• (04) verdadeira: pelo teorema trabalho-energia, $W_{res}=\Delta E_c>0$.

• (08) verdadeira, como calculado.

• (16) verdadeira: o momento só se conserva com resultante nula; aqui há impulso resultante, e a quantidade de movimento do objeto varia.

• (32) falsa: a força resultante externa realiza trabalho e a energia do objeto aumenta.

• (64) falsa: o gráfico $v\times t$ é uma reta inclinada (aceleração $2\text{ m/s}^2$), e não paralela ao eixo do tempo (que seria MU).

Q10

Eletricidade — Corrente Elétrica num Fio: Campos, Força Magnética e Resistência (Somatório)

Sobre cargas elétricas em movimento ordenado no interior de um fio metálico, formando uma corrente elétrica, é correto afirmar

(01)que produzem campo elétrico e campo magnético.
(02)que um segundo fio com corrente elétrica, colocado paralelamente ao primeiro e próximo a ele, sofrerá a atuação de uma força de atração ou repulsão de origem magnética.
(04)que produzem campo magnético apenas se a corrente elétrica for variável.
(08)que existirá uma força magnética na região externa próxima ao fio, mesmo que ele esteja isolado no espaço.
(16)que as cargas elétricas no interior do fio apenas se movimentarão, de forma ordenada ou aleatória, se uma diferença de potencial for estabelecida nas extremidades do fio.
(32)que o valor da resistência elétrica oferecida ao movimento das cargas no interior do fio depende do material que o compõe, além do comprimento e espessura do fio.
(64)que, se o fio estiver localizado no interior de um campo gravitacional, as cargas elétricas, individualmente, sofrerão a atuação de força peso.

Gabarito oficial (resposta plena) Unioeste 2005

99 = 01+02+32+64

Gabarito comentado Método TEF

• (01) verdadeira: cargas em movimento (e o fio, em geral, com diferença de potencial) criam campo elétrico, e o movimento ordenado cria campo magnético.

• (02) verdadeira: dois fios paralelos com corrente exercem entre si força magnética: atração, se as correntes têm o mesmo sentido, e repulsão, se opostos.

• (04) falsa: uma corrente contínua (constante) também produz campo magnético; é a corrente variável que produz, além disso, campo elétrico induzido.

• (08) falsa: um fio isolado cria campo magnético, mas só há força magnética se houver outra carga em movimento ou outro fio com corrente na região.

• (16) falsa: as cargas livres de um metal já estão em movimento aleatório (agitação térmica); a diferença de potencial só dá a esse movimento uma componente ordenada (corrente).

• (32) verdadeira: $R=\rho\dfrac{L}{A}$ depende da resistividade (material), do comprimento e da área da seção (espessura).

• (64) verdadeira: toda partícula com massa num campo gravitacional sofre força peso, inclusive os elétrons.

Unioeste Vestibular 2005 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova