UTFPR 1997.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Vestibular UTFPR 1997.2 (prova de julho de 1997) · 25 questões de Física com gabarito definitivo e resolução comentada.
Dados da prova
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Vestibular UTFPR 1997.2
Prova aplicada em julho de 1997
Física: questões 1 a 25
Gabarito definitivo da prova objetiva
Q1
Física geral — Grandezas e unidades — Unidade de uma constante em F = C1 + C2.x²
A intensidade de uma força que atua sobre uma partícula é variável em função de sua posição $x$ e é dada por $F=C_1+C_2x^2$, na qual $C_1$ e $C_2$ são duas constantes. Dentre as unidades relacionadas a seguir, a única que se adapta à constante $C_2$ é:
Mecânica — Dinâmica — Massa e peso de uma sacola de compras na Lua
Uma dona de casa retorna de um supermercado, carregando $3\text{ kg}$ de mercadorias, que pesa aproximadamente $30\text{ N}$. Se essa senhora fosse fazer, hipoteticamente, as mesmas compras, na Lua, ela teria uma sacola com massa e peso:
A massa é uma propriedade do corpo e não muda: $3\text{ kg}$. O peso, $P=mg$, depende da gravidade, que na Lua é cerca de seis vezes menor, e o peso é menor (C).
Q3
Mecânica — Cinemática — Gráfico posição × tempo de um lançamento vertical
Um corpo é lançado verticalmente para cima com velocidade $v_0$, de um ponto situado a uma altura $y_0\neq0$. O gráfico que representa corretamente a posição $y$ em função do tempo $t$ corresponde ao item:
A)Gráfico A. (não consta no arquivo original consultado)
A posição é $y=y_0+v_0t-\dfrac{g}{2}t^2$: uma parábola de concavidade para baixo, que começa em $y_0>0$, sobe até o ponto de altura máxima e desce, atingindo $y=0$ (solo). É o gráfico D.
Nota do autor: no arquivo original disponível, o desenho correspondente à alternativa A não aparece; o gabarito oficial, D, corresponde à parábola descrita acima.
Q4
Mecânica — Estática — Erro absoluto na determinação da resultante de duas forças
Na figura a seguir representou-se o esquema correspondente a uma experiência sobre a determinação da resultante de um sistema de forças coplanares. As forças $F_1$ e $F_2$ têm intensidades iguais a $1{,}00\text{ N}$. Como o dinamômetro está indicando uma leitura de $1{,}60\text{ N}$, podemos afirmar que o erro absoluto verificado no experimento, em newtons, é aproximadamente igual a:
O erro absoluto é $|1{,}73-1{,}60|\approx0{,}13\text{ N}$ (B).
Q5
Mecânica — Cinemática — Velocidades de pontos de um pneu em relação ao solo e ao carro
Um automóvel move-se para a direita com uma velocidade relativa ao solo igual a $30\text{ km/h}$. Observe as afirmações relativas a um dos pneus do veículo:
I) A velocidade da borda superior vale $30\text{ km/h}$ para a esquerda com relação ao automóvel.
II) A velocidade da borda inferior vale $30\text{ km/h}$ para a direita com relação ao centro.
III) A velocidade da parte superior vale $60\text{ km/h}$ com relação ao solo.
IV) A velocidade da parte superior é nula com relação ao solo.
Sem deslizar, a borda tem velocidade $30\text{ km/h}$ em relação ao centro. Em relação ao carro, a borda superior vai para a direita (I falsa) e a inferior vai para a esquerda (II falsa). Em relação ao solo, o ponto superior soma as duas: $30+30=60\text{ km/h}$ (III verdadeira), e o ponto inferior, em contato com o chão, tem velocidade nula, e não o superior (IV falsa). Só a III é correta (B).
Q6
Mecânica — Cinemática — Composição de movimentos do projétil de um canhão
O projétil disparado pelo canhão move-se descrevendo uma parábola. Essa trajetória é o resultado da composição de dois movimentos _______; um movimento uniforme na ________ por ______ e um movimento uniformemente acelerado na _________ devido à _________. (OBS.: Considere nulas as forças resistivas.)
Preencha corretamente as lacunas e assinale a resposta:
A)dependentes; vertical; inércia; horizontal; força da gravidade.
B)dependentes; horizontal; causa da força da gravidade; vertical, inércia.
C)independentes, vertical, causa da força da gravidade; horizontal; inércia.
D)independentes; horizontal; inércia; vertical; força da gravidade.
E)dependentes; horizontal; causa da força da gravidade; vertical; força da gravidade.
Na horizontal, sem forças, o movimento é uniforme por inércia; na vertical, atua a força da gravidade e o movimento é uniformemente acelerado. Os dois movimentos são independentes (princípio de Galileu): independentes; horizontal; inércia; vertical; força da gravidade (D).
Q7
Mecânica — Movimento circular — Aceleração de um ponto da superfície de uma esfera girante
Considere uma esfera homogênea que gira em torno do seu diâmetro com velocidade angular constante. Um ponto da superfície da esfera que não pertence ao eixo de rotação nem ao equador terá aceleração:
A)constante, tangente à superfície da esfera e que não passa pelo eixo.
B)constante e perpendicular ao eixo de rotação.
C)voltada para o centro da esfera.
D)nula, pois a velocidade é constante.
E)com direção tangente à superfície da esfera com um ponto pertencente ao eixo de rotação.
O ponto descreve uma circunferência num plano perpendicular ao eixo, com centro sobre o eixo e não no centro da esfera. Em MCU a única aceleração é a centrípeta, de módulo $\omega^2r$, dirigida ao centro dessa circunferência, ou seja, perpendicular ao eixo de rotação e, de acordo com o gabarito oficial, constante (B). Ela não aponta para o centro da esfera (C falsa) nem é nula (D falsa).
Q8
Mecânica — Movimento circular — Bicicletas de pneus com diâmetros diferentes lado a lado
Um homem e um menino andam de bicicleta. A do homem tem pneus com diâmetro maior que a do menino. Para que eles possam andar lado a lado, sem que se afastem:
A)as freqüências dos pneus deverão ser diretamente proporcionais a seus diâmetros.
B)as velocidades lineares dos pneus deverão ser iguais.
C)o pneu maior deverá ter freqüência maior.
D)o pneu menor deverá ter a mesma freqüência do pneu maior.
E)as velocidades angulares dos pneus deverão ser iguais.
Para andar lado a lado, as duas bicicletas devem ter a mesma velocidade linear $v$. Como $v=2\pi Rf$, o pneu maior precisa de freqüência menor: $f\propto1/R$. As velocidades lineares dos pneus são iguais (B).
Q9
Mecânica — Cinemática — Esferas de massas diferentes saindo de uma rampa
Um indivíduo tem $3$ esferas com mesmo tamanho e massas: $m_x=150\text{ g}$, $m_y=200\text{ g}$ e $m_z=250\text{ g}$. As esferas são abandonadas no alto da rampa e deslizam sem atrito até cair em um plano horizontal dividido em regiões. Se a esfera Y atinge o plano na região D, é correto afirmar que: (OBS.: Considere nulas as forças resistivas.)
Na rampa, $mgh=\dfrac{mv^2}{2}\Rightarrow v=\sqrt{2gh}$, independente da massa. A queda a partir do degrau também é independente da massa. Todas as esferas saem com a mesma velocidade e têm o mesmo alcance: X cai na mesma região em que Y cai, a região D (E).
Q10
Mecânica — Trabalho e energia — Móvel impulsionado por mola em uma rampa de 30°
Uma mola de coeficiente de elasticidade $2400\text{ N/m}$ está comprimida de $0{,}10\text{ m}$ e encontra-se no topo de uma rampa inclinada de $30^{\circ}$ com a horizontal. Quando solta, a mola impulsiona um móvel de massa $1{,}0\text{ kg}$ que estava em repouso e passa a descer a rampa. Considerando o atrito desprezível e a aceleração da gravidade igual a $10\text{ m/s}^2$, a alternativa que mais se aproxima da velocidade do móvel após percorrer $4{,}0\text{ m}$ sobre a pista corresponde, em m/s, a:
Mecânica — Movimento harmônico simples — Período do pêndulo simples
Um pêndulo simples, de $1\text{ m}$ de comprimento e $200\text{ g}$ de massa, está oscilando com uma amplitude de $5\text{ cm}$. Assim sendo, podemos considerar que:
I) dobrando-se a amplitude, o período das oscilações também dobra.
II) dobrando-se a massa pendular, o período de oscilação também dobra.
III) dobrando-se o comprimento, o período de oscilação também dobra.
Para pequenas amplitudes, $T=2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}$. O período não depende da amplitude (I falsa) nem da massa (II falsa). Dobrando $L$, $T$ fica multiplicado por $\sqrt2$, e não por $2$ (III falsa). Todas são falsas (E).
Q12
Mecânica — Hidrostática — Empuxo em um corpo menos denso que a água puxado para baixo
Um corpo rígido, supostamente indeformável, tem densidade inferior à da água e é movimentado para baixo com velocidade constante por meio de uma força externa. O empuxo $E$ a que fica submetido varia, em relação à posição $y$, conforme o diagrama:
O corpo está totalmente submerso (o desenho o mostra abaixo da superfície), logo o volume de líquido deslocado é constante, e o empuxo $E=\rho_{líq}\,V\,g$ também: independe da profundidade $y$. O gráfico é a reta horizontal (B).
Q13
Mecânica — Trabalho e energia — Afirmativa incorreta sobre o trabalho de uma força
A respeito do conceito do trabalho de uma força, assinale, dentre as afirmativas que seguem, a única incorreta:
A)O trabalho mede o efeito útil de uma força para deslocar um corpo.
B)Se deslocarmos um livro de uma prateleira alta para outra mais baixa, a força da gravidade realiza um trabalho motor, enquanto nossa força realiza um trabalho resistente.
C)Potência é a rapidez com que uma força realiza um determinado trabalho.
D)A força de atrito cinético realiza um trabalho resistente, porque dificulta o movimento de um corpo.
E)Elevando $1{,}0\text{ m}$ um objeto de $10\text{ kg}$, num ambiente em que não há atrito, realizamos um trabalho de $10\text{ J}$.
Em E, o trabalho para elevar $10\text{ kg}$ por $1{,}0\text{ m}$ é $W=mgh=10\cdot10\cdot1{,}0=100\text{ J}$, e não $10\text{ J}$: a afirmativa é incorreta (E). As demais estão corretas.
Q14
Termologia — Calorimetria — Grandeza de um sólido que varia com a massa
Das grandezas físicas apresentadas abaixo e referentes a um sólido, a que varia com a massa do corpo é:
A capacidade térmica $C=mc$ é proporcional à massa do corpo. Massa específica, resistividade, calor específico e coeficiente de atrito são propriedades do material (ou das superfícies), e não variam com a massa (A).
Q15
Termologia — Gases ideais — Coeficiente angular do gráfico p.V × T
O diagrama que segue mostra o comportamento de um gás perfeito contido em um recipiente. O coeficiente angular do gráfico depende do(a):
Pela equação de Clapeyron, $pV=nRT$, com $n=\dfrac{m}{M}$. O gráfico de $pV$ por $T$ é uma reta pela origem, de coeficiente angular $nR$, que depende da quantidade de gás, isto é, da massa do gás (C).
Q16
Ondas — Acústica — Velocidade, audibilidade e altura do som
Observe as afirmações referentes às ondas sonoras:
I) Sons de maior freqüência têm maior velocidade.
II) Uma onda sonora de $10\text{ m}$ de comprimento é audível.
I) Falsa: a velocidade do som depende do meio, e não da freqüência.
II) Verdadeira: com $v\approx340\text{ m/s}$, $f=\dfrac{340}{10}=34\text{ Hz}$, que está acima de $20\text{ Hz}$ e é audível.
III) Verdadeira: quanto menor a freqüência, mais grave (menor altura) é o som.
Somente a I é incorreta (B).
Q17
Ondas — Acústica — Duração do trovão
Ocorre, durante uma tempestade, um único relâmpago de curta duração nas proximidades de um observador. O som que acompanha o fenômeno (trovão) parece durar vários segundos. O fato desta sensação sonora perdurar durante esse intervalo de tempo é explicado porque:
A)ocorrem múltiplas reflexões da onda entre objetos (prédios, árvores etc.).
B)as nuvens, sempre presentes, forçam as reflexões múltiplas da onda sonora.
C)sendo um som muito intenso, ocorre reverberação sonora no canal auditivo do observador.
D)como a fonte das ondas é extensa, teremos a origem do som em diferentes distâncias até o observador.
E)pela intensidade sonora intensa, todos os objetos vibrarão e continuarão emitindo a onda sonora.
O relâmpago é um canal de descarga com vários quilômetros de extensão: o som é emitido ao mesmo tempo por todos os seus pontos, mas chega ao observador em instantes diferentes, pois os pontos mais distantes exigem mais tempo ($t=d/v$ com $v\approx340\text{ m/s}$). A chegada espalhada no tempo produz o ribombar prolongado (D).
Q18
Ondas — Ondulatória — Frentes de onda atravessando regiões de menor velocidade
As figuras representam o trajeto de uma onda (representada por suas cristas) que, durante seu percurso, atravessa um meio no qual tem sua velocidade reduzida (áreas escuras). Dentre as figuras existe uma representação naturalmente impossível. Estamos nos referindo à representada por:
Em uma região de menor velocidade, a parte da frente de onda que entra primeiro se atrasa, e a frente se curva, como numa lente de vidro para a luz: uma região mais espessa no centro (convexa) faz as frentes convergirem; uma região mais fina no centro (côncava) as faria divergir. Em cada figura, o formato da região e a forma das frentes devem ser compatíveis entre si. O gabarito oficial indica a figura A como a que apresenta uma representação impossível (A).
Q19
Óptica — Refração da luz — Trajetória das radiações vermelha e violeta em uma gota
A luz solar incidindo sobre gotas de água pode produzir o fenômeno do arco-íris. Considerando somente as radiações vermelha e violeta, a figura que mostra a trajetória correta das radiações no interior da gota e que nos permite apreciar o fenômeno é:
O índice de refração da água é maior para o violeta, que, portanto, se desvia mais ao entrar na gota (ao se aproximar mais da normal). Depois da reflexão no fundo e da segunda refração na saída, as duas cores emergem com direções diferentes: o raio violeta e o vermelho se cruzam, e é por isso que, num arco-íris primário, o vermelho aparece na parte externa do arco. O gabarito oficial é a figura D.
Q20
Eletricidade — Eletrostática — Cargas após o contato entre duas esferas idênticas
Duas esferas X e Y, idênticas, isoladas e condutoras, possuem cargas elétricas $+4q$ e $-6q$, respectivamente. Aproximando-as até se tocarem e após afastando-as, elas ficarão com cargas:
A carga total é $+4q-6q=-2q$. Em esferas idênticas, ela se divide igualmente: $-q$ para cada uma (C).
Q21
Eletricidade — Campo elétrico — Feixe de elétrons perpendicular ao campo uniforme
Um feixe de elétrons é projetado com velocidade $v$, perpendicularmente à direção das linhas de força de um campo elétrico uniforme. Das alternativas a seguir, a trajetória correta descrita pelo feixe no interior do campo é a da alternativa:
A)Alternativa A.
B)Alternativa B.
C)Alternativa C.
D)Alternativa D.
E)Alternativa E (figura ausente no arquivo original).
A força elétrica sobre o elétron é $\vec F=-e\vec E$, contrária ao campo, ou seja, dirigida para a placa positiva. Com velocidade inicial perpendicular ao campo e força constante, a trajetória é uma parábola voltada para a placa positiva, análoga ao lançamento horizontal. É a figura A, em que o feixe se curva para cima, em direção à placa positiva.
Nota do autor: o enunciado lista cinco alternativas, mas o arquivo original disponível traz só quatro figuras (A a D).
Q22
Eletricidade — Resistência elétrica — Condutor ôhmico com o comprimento reduzido à metade
Um condutor ôhmico de comprimento $L$ é ligado a uma fonte de tensão constante. Reduzindo o comprimento do condutor à metade e ligando-o à mesma fonte de tensão:
A)sua resistência não se altera.
B)a intensidade de corrente que o percorre é reduzida à metade.
Com $R=\rho\dfrac{L}{A}$, reduzir $L$ à metade reduz $R$ à metade. Com $U$ constante, a corrente $i=U/R$ dobra (B falsa) e a potência $P=U^2/R$ também dobra (C e E falsas). A resistividade $\rho$ é propriedade do material e não muda (D).
Q23
Eletricidade — Geradores — D.d.p. nos terminais e resistência externa
Um gerador eletromecânico tem f.e.m. de $160\text{ V}$ e sua resistência interna é $2{,}0\ \Omega$. Este gerador alimenta um circuito externo com uma corrente de $5{,}0\text{ A}$. A d.d.p. entre os seus terminais, em volts, e a resistência do circuito externo, em ohms, valem, respectivamente:
$U=\varepsilon-ri=160-2{,}0\cdot5{,}0=150\text{ V}$. A resistência externa é $R=\dfrac{U}{i}=\dfrac{150}{5{,}0}=30\ \Omega$ (D).
Q24
Eletromagnetismo — Força magnética — Campos elétrico e magnético cruzados sem desvio
Em certa região do espaço, existem dois campos uniformes e perpendiculares entre si: um eletrostático e o outro magnético. Um feixe de partículas eletrizadas e iguais, dotadas de velocidade $v$, caminha perpendicularmente entre eles e não sofre desvio. Com base nas descrições acima, analise cada uma das afirmações a seguir:
I) Se a massa delas, e somente ela, for modificada, a trajetória será alterada.
II) Se a quantidade de eletricidade de cada uma delas for aumentada, a trajetória retilínea se tornará parabólica.
III) Se a espécie de eletricidade do feixe (positiva/negativa) for trocada, a trajetória retilínea não será modificada.
Sem desvio, as forças se equilibram: $qE=qvB$, ou seja, $v=\dfrac{E}{B}$, condição que não envolve nem a massa nem a carga.
I) Falsa: a massa não entra na condição. II) Falsa: aumentar a carga multiplica as duas forças pelo mesmo fator, e o equilíbrio se mantém. III) Verdadeira: trocar o sinal da carga inverte as duas forças ao mesmo tempo, e elas continuam se equilibrando.
Só a III é correta (E).
Q25
Eletromagnetismo — Corrente alternada — Indutor em série com uma lâmpada
Um gerador de corrente alternada de baixa freqüência está ligado a um circuito que apresenta um indutor em série com uma lâmpada incandescente.
Sobre a figura, analise as afirmações:
I) Se aumentarmos a freqüência da corrente, sua intensidade aumentará.
II) Se aumentarmos a tensão do gerador, a intensidade da corrente diminuirá.
III) Se aumentarmos a indutância do indutor, a intensidade da corrente diminuirá.
