Questões de Física do Concurso Vestibular Unioeste 2008 (1ª etapa, Conhecimentos Gerais), Q9 a Q16, com gabarito definitivo e resolução comentada.
Dados da prova
Prova de Física (questões 9 a 16 do caderno de Conhecimentos Gerais) do Concurso Vestibular Unioeste 2008, 1ª etapa: oito questões objetivas de múltipla escolha, com cinco alternativas (A–E) e uma única correta. Gabarito conforme o Gabarito Definitivo (Edital 023/2007-DCV). As questões seguem a transcrição do caderno oficial (versão do Grupo 1).
Q9
Mecânica — Hidrostática — Massa Específica e Princípio de Arquimedes
Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas das duas afirmativas seguintes:
1)Para realizar a transformação de unidades de um valor de massa específica expresso em $\text{g/cm}^3$ para um valor expresso em $\text{kg/m}^3$, devemos multiplicar o primeiro valor por ...... .
2)Um corpo, mergulhado na água e cuja massa específica seja menor do que a massa específica da água, ....................., devido ao princípio de ................... .
A)$1000$; flutuará; Pascal.
B)$1000$; afundará; Arquimedes.
C)$0{,}001$; flutuará; Arquimedes.
D)$10^3$; flutuará; Arquimedes.
E)$10^{-3}$; afundará; Arquimedes.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
D
Gabarito comentado Método TEF
1) $1\text{ g/cm}^3=\dfrac{10^{-3}\text{ kg}}{10^{-6}\text{ m}^3}=10^3\text{ kg/m}^3$, então o valor em $\text{g/cm}^3$ deve ser multiplicado por $10^3$.
2) Um corpo menos denso que a água recebe empuxo maior que seu peso quando totalmente imerso, e então sobe e flutua. O empuxo ($E=\rho_{\text{líq}}Vg$) é a força que o Princípio de Arquimedes descreve; o princípio de Pascal trata da transmissão da pressão.
Q10
Mecânica — Lançamento Oblíquo — Conceitos de Força, Quantidade de Movimento e Energia
Considere a seguinte situação: uma bola de futebol foi chutada por um jogador com um ângulo de $30$ graus acima da horizontal com uma velocidade inicial de módulo $20{,}0\text{ m/s}$, passando a executar um movimento em duas dimensões, em um plano vertical. Suponha que a resistência do ar seja desprezível e que a aceleração da gravidade não varie, tendo sempre o valor de $10{,}0\text{ m/s}^2$.
Com base no enunciado acima, considere as afirmativas a seguir:
I.A força que acelera a bola de futebol tem um valor que depende da altura na qual a bola estiver situada.
II.O movimento da bola de futebol pode ser decomposto nas direções horizontal e vertical e os movimentos nas duas direções podem ser considerados independentes entre si.
III.A quantidade de movimento da bola é uma grandeza escalar que se conserva durante o movimento da bola.
IV.A energia mecânica da bola é uma grandeza escalar que pode ser expressa em $\text{kW}\cdot\text{h}$ e que se conserva durante o movimento da bola.
Estão corretas apenas as afirmativas:
A)I e II.
B)II e IV.
C)III e IV.
D)I, II e III.
E)I, III e IV.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
B
Gabarito comentado Método TEF
• I: falsa. Sem resistência do ar, a única força é o peso, $mg$, de valor constante (com $g$ constante).
• II: verdadeira. É o princípio da independência dos movimentos de Galileu: horizontal uniforme e vertical uniformemente variado.
• III: falsa. A quantidade de movimento $\vec p=m\vec v$ é vetorial, e varia, pois a velocidade muda sob a ação do peso.
• IV: verdadeira. A energia é escalar, o $\text{kW}\cdot\text{h}$ é uma unidade de energia ($3{,}6\times10^6\text{ J}$) e, só havendo o peso, a energia mecânica se conserva.
Estão corretas somente II e IV.
Q11
Mecânica — Dinâmica — Atrito Estático no Plano Inclinado (Iminência de Escorregar)
Um dos métodos que podem ser usados para medir experimentalmente o coeficiente de atrito estático entre um corpo e uma superfície consiste em colocar o corpo sobre uma superfície que pode ser elevada em torno de um eixo posicionado em uma de suas extremidades, conforme mostra a figura abaixo. Deve-se elevar a extremidade livre até que o corpo esteja na eminência de escorregar e, então, anotar o ângulo $\theta$. Supondo que o corpo tem peso $P$ e realizando o procedimento conforme descrito, qual deve ser o valor do coeficiente de atrito estático?
A)$\text{tg}\,\theta$
B)$\cos\theta$
C)$\text{sen}\,\theta$
D)$\text{sen}\,\theta+\cos\theta$
E)$\text{sen}\,\theta-\cos\theta$
Gabarito definitivo Unioeste 2008
A
Gabarito comentado Método TEF
Na iminência de escorregar, o atrito estático é máximo, $f=\mu N$, e o bloco ainda está em equilíbrio.
Ao longo do plano: $P\,\text{sen}\,\theta=\mu N$. Perpendicular ao plano: $N=P\cos\theta$.
Termologia — Gases Ideais — Velocidade Média das Moléculas e Temperatura
Um cilindro hermeticamente fechado de volume $V$ contém um gás ideal à pressão $P$ e temperatura $T$. Nessas condições iniciais, a velocidade média das moléculas do gás é $v_m$. Por meio de dispositivos conectados ao cilindro, pode-se modificar os valores do volume, da pressão e da temperatura. Assinale a alternativa que mostra novos valores desses parâmetros: $V_1$, $P_1$, $T_1$, com os quais a velocidade média das moléculas do gás dobra.
A)$V_1=V/2$; $P_1=P/2$; $T_1=T/2$
B)$V_1=V/4$; $P_1=P$; $T_1=T$
C)$V_1=V$; $P_1=4P$; $T_1=4T$
D)$V_1=V$; $P_1=2P$; $T_1=2T$
E)$V_1=2V$; $P_1=2P$; $T_1=2T$
Gabarito definitivo Unioeste 2008
C
Gabarito comentado Método TEF
Pela teoria cinética, a energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura absoluta: $\dfrac{mv^2}{2}\propto T$, logo $v\propto\sqrt T$.
Para dobrar $v$, a temperatura deve ser multiplicada por $2^2=4$: $T_1=4T$.
Com o número de moles constante, $\dfrac{P_1V_1}{T_1}=\dfrac{PV}{T}$. Mantendo $V_1=V$: $P_1=P\cdot\dfrac{T_1}{T}=4P$.
Q13
Óptica — Refração — Índices de Refração, Lei de Snell e Ângulo Limite
Na tabela abaixo, são mostrados os índices de refração absolutos ($n$) de algumas substâncias. A partir destes valores e dos princípios da propagação da luz em meios materiais, é correto afirmar que:
Substância
$n$
Ar
$1$
Água
$4/3$
Vidro
$3/2$
Zircônio
$2$
A)A razão entre o valor da velocidade da luz se propagando no vidro e o valor da velocidade da luz se propagando na água é de $17/6$.
B)Quanto maior for a velocidade da luz num meio material, maior será o valor do índice de refração absoluto deste material.
C)Um feixe de luz, inicialmente no ar, incide com um ângulo $\theta$ (diferente de zero) sobre uma superfície plana de água, sendo refratado. Um segundo feixe de luz, também inicialmente no ar, incide com o mesmo ângulo $\theta$ sobre uma superfície plana de zircônio, sendo refratado. O ângulo de refração será menor na água do que no zircônio.
D)Um feixe de luz que passa do ar para o vidro através de uma interface plana entre os dois materiais terá um ângulo de refração maior que o ângulo de incidência, exceto para ângulos de incidência iguais a zero.
E)Não existe ângulo limite de refração para um feixe de luz que atravessa uma interface plana, passando da água para o zircônio.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
E
Gabarito comentado Método TEF
• A: falsa. $v=c/n$, logo $\dfrac{v_{\text{vidro}}}{v_{\text{água}}}=\dfrac{n_{\text{água}}}{n_{\text{vidro}}}=\dfrac{4/3}{3/2}=\dfrac89$.
• B: falsa. $n=c/v$: quanto maior a velocidade, menor o índice.
• C: falsa. De $\text{sen }\theta=n\,\text{sen }r$, quanto maior $n$, menor $r$. Como $n_{\text{zircônio}}>n_{\text{água}}$, o ângulo de refração é menor no zircônio.
• D: falsa. Ao entrar num meio de maior índice (ar para vidro), o raio se aproxima da normal: $r<\theta$.
• E: verdadeira. O ângulo limite só existe quando a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente. Da água ($4/3$) para o zircônio ($2$), a luz vai para o meio mais refringente e, então, $\text{sen }r=\dfrac{4/3}{2}\text{sen }\theta<1$ para qualquer $\theta$.
Q14
Eletromagnetismo — Campo Magnético, Lei de Faraday, Geradores e Motores
Em relação à teoria eletromagnética, considere as afirmativas abaixo:
(I)Tanto ímãs quanto circuitos elétricos nos quais está estabelecida uma corrente elétrica geram um campo magnético na região que os circunda.
(II)A conversão de energia mecânica em energia elétrica que ocorre em um gerador de energia elétrica é explicada pela Lei de Faraday.
(III)A força magnética sobre uma carga movendo-se em uma região onde existe um campo magnético pode ser nula.
(IV)O funcionamento de um motor elétrico é explicado pelo fenômeno de indução eletromagnética.
(V)Um gerador é um dispositivo que transforma integralmente qualquer tipo de energia (energia química, energia mecânica, energia térmica, etc) em energia elétrica.
São INCORRETAS as afirmativas:
A)II e III.
B)I, III e IV.
C)III e V.
D)Apenas a afirmativa V.
E)Apenas a afirmativa III.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
D
Gabarito comentado Método TEF
• I: verdadeira. Ímãs e correntes elétricas são fontes de campo magnético.
• II: verdadeira. No gerador, o movimento varia o fluxo magnético e induz fem (Lei de Faraday).
• III: verdadeira. $F=qvB\,\text{sen}\,\theta$ se anula quando $\vec v\parallel\vec B$ ($\theta=0°$ ou $180°$) ou $v=0$.
• V: falsa. Nenhuma transformação de energia é integral: sempre há perdas (calor por efeito Joule, atrito), e o rendimento é menor que $100\%$.
• IV: o gabarito oficial considera a afirmação verdadeira. Em rigor, o torque do motor vem da força magnética sobre a corrente que passa pelo enrolamento, e a indução eletromagnética aparece como efeito associado: a força contraeletromotriz que o motor em rotação induz em si mesmo. A afirmação, tal como redigida, é imprecisa, mas é a única que se aceita como correta, já que o gabarito atribui a falsidade apenas à V.
Ressalva: pela física estrita, IV também seria incorreta, e nenhuma alternativa traria exatamente "IV e V". Mantém-se o gabarito oficial.
Q15
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação Mista: Corrente, ddp e Potência
Observe o trecho de circuito mostrado abaixo: $R_1=3{,}0\ \Omega$, $R_2=6{,}0\ \Omega$ e $R_3=4{,}0\ \Omega$. Este trecho do circuito está submetido a uma diferença de potencial $\Delta V=18{,}0\text{ V}$.
Com relação ao resistor $R_1$, a corrente elétrica ($I_1$), a diferença de potencial entre suas extremidades ($V_1$) e a potência nele dissipada ($P_1$) é correto afirmar que:
A)$I_1=2{,}0$ ampères, $V_1=6{,}0$ volts e $P_1=12{,}0$ watts.
B)$I_1=3{,}0$ ampères, $V_1=18{,}0$ volts e $P_1=27{,}0$ watts.
C)$I_1=3{,}0$ ampères, $V_1=9{,}0$ volts e $P_1=27{,}0$ watts.
D)$I_1=2{,}0$ ampères, $V_1=9{,}0$ volts e $P_1=12{,}0$ watts.
E)$I_1=1{,}0$ ampère, $V_1=6{,}0$ volts e $P_1=6{,}0$ watts.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
A
Gabarito comentado Método TEF
Paralelo $R_1\parallel R_2$: $R_p=\dfrac{3\cdot6}{3+6}=2{,}0\ \Omega$. Em série com $R_3$: $R_{eq}=2+4=6{,}0\ \Omega$.
Corrente total: $I=\dfrac{18}{6}=3{,}0\text{ A}$. Tensão no paralelo: $V_p=R_pI=2\cdot3=6{,}0\text{ V}$, a mesma sobre $R_1$ e $R_2$.
$I_1=\dfrac{V_1}{R_1}=\dfrac63=2{,}0\text{ A}$ e $P_1=V_1I_1=6\cdot2=12{,}0\text{ W}$.
Q16
Física Moderna — Relatividade Restrita: Postulados, Simultaneidade e E = mc²
Uma excelente ilustração da virtude da ciência fundamental e prova da utilidade de teorias antes consideradas exóticas é a aplicação da Teoria da Relatividade de Einstein ao Sistema de Posicionamento Global, conhecido pelas iniciais GPS (Global Positioning System). Sem as correções introduzidas pela teoria da relatividade na medição do tempo, não seria possível definir com precisão a localização dos aviões, barcos ou automóveis que dispõem de um receptor GPS.
Com relação à Teoria da Relatividade Especial ou Restrita assinale a alternativa INCORRETA:
A)A relatividade da noção de simultaneidade deriva do fato de que a velocidade da luz no vácuo independe do sistema referencial inercial em relação ao qual ela é medida.
B)A velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor $c$ em todos os referenciais inerciais, independentemente da velocidade do observador ou da velocidade da fonte que a emite. Nenhuma partícula pode se mover com uma velocidade maior do que a da luz no vácuo.
C)As leis da Física são as mesmas para todos os observadores situados em diferentes referenciais.
D)O comprimento próprio de um corpo é definido como a distância no espaço entre os pontos extremos do corpo, medida por um observador em repouso em relação ao corpo. O comprimento próprio do corpo é máximo, quando medido em repouso em relação ao observador.
E)A energia de um corpo ($E$) e seu equivalente em massa ($m$) estão matematicamente relacionados pela equação $E=mc^2$, onde $c$ é a velocidade da luz no vácuo. Isto significa que, ao aquecer uma esfera de ferro de $1{,}0\text{ kg}$, inicialmente à temperatura de $10{,}0\text{ °C}$ e alcançando a temperatura de $90{,}0\text{ °C}$, obtém-se um aumento da massa da esfera.
Gabarito definitivo Unioeste 2008
C
Gabarito comentado Método TEF
• A, B: corretas. São consequências diretas do 2º postulado (constância de $c$ nos referenciais inerciais).
• D: correta. O comprimento próprio é medido no referencial em que o corpo está em repouso, e é o maior valor, pois em outros referenciais há contração.
• E: correta. Qualquer ganho de energia aumenta a massa: $\Delta m=\Delta E/c^2$; aquecer a esfera ($\Delta E=mc\Delta T$) acrescenta uma massa minúscula, mas não nula.
• C:incorreta, como redigida. O 1º postulado vale para observadores em referenciais inerciais; nada garante que as leis tenham a mesma forma em referenciais não inerciais (acelerados), que pedem forças fictícias.
