UTFPR 2007.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Vestibular UTFPR 2007.1 (prova de 03/12/2006) · 12 questões de Física com gabarito definitivo e resolução comentada.
Dados da prova
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Vestibular UTFPR 2007.1
Prova aplicada em 03/12/2006
Física: questões 1 a 12
Gabarito definitivo da prova objetiva
Q1
Mecânica — Movimento circular — Velocidade do carro a partir das rotações do pneu
Para medição da velocidade de um automóvel é necessário o uso do odômetro (equipamento que mede a distância percorrida). Considerando que o pneu de um carro apresenta diâmetro de $50\text{ cm}$ e executa $540$ rotações a cada minuto, podemos afirmar que a velocidade do carro será de aproximadamente:
Mecânica — Estática — Viga sustentada por um apoio e uma extremidade
Um trabalhador levanta uma viga homogênea de peso $600\text{ N}$, por uma de suas extremidades e a mantém na posição horizontal, conforme a situação mostrada na figura a seguir. A viga tem $2{,}0\text{ m}$ de comprimento. A força aplicada pelo trabalhador para sustentar a viga, em N, é igual a:
O peso atua no centro da viga, a $1{,}0\text{ m}$ da extremidade, ou seja, a $1{,}0-0{,}5=0{,}5\text{ m}$ do apoio, do lado do trabalhador. A força $F$ do trabalhador atua a $1{,}5\text{ m}$ do apoio, no mesmo lado mas em sentido contrário ao do peso. Equilíbrio de momentos em relação ao apoio:
Mecânica — Dinâmica e potência — Carro que acelera com atrito igual a 20% da força do motor
Um carro de massa $1000\text{ kg}$ pode atingir a velocidade de $108\text{ km/h}$ em $15\text{ s}$ a partir do repouso em uma pista plana e horizontal. Se a força de atrito média é igual a $20\%$ da força exercida pelo motor e supondo $1\text{ HP}$ igual a $750\text{ W}$, assinale a alternativa correta.
A)A aceleração média do carro durante os $15\text{ s}$ é igual a $2{,}5\text{ m/s}^2$.
B)A força média exercida pelo motor é igual a $2000\text{ N}$.
C)A potência instantânea do motor no instante $15\text{ s}$ é igual a $100\text{ HP}$.
D)A força de atrito média durante os $15\text{ s}$ é de $400\text{ N}$.
E)A força resultante sobre o carro no instante $15\text{ s}$ é de $2400\text{ N}$.
$108\text{ km/h}=30\text{ m/s}$. A aceleração média é $a=30/15=2\text{ m/s}^2$ (A é falsa). A resultante é $F_R=m\,a=2000\text{ N}$ (E é falsa).
Como o atrito é $20\%$ da força do motor $F$, a resultante é $F-0{,}2F=0{,}8F=2000$, logo $F=2500\text{ N}$ (B é falsa) e o atrito vale $500\text{ N}$ (D é falsa).
A potência instantânea no instante $15\text{ s}$ é $P=F\,v=2500\cdot30=75000\text{ W}={100}\text{ HP}$ (C correta).
Q4
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e força normal sobre corpo no fundo de um recipiente
Um corpo sólido e maciço encontra-se totalmente imerso no fundo de um recipiente que contém água, conforme mostra a figura. A densidade do corpo é $2\text{ g/cm}^3$ e seu volume é $1000\text{ cm}^3$. Considere a aceleração da gravidade $10\text{ m/s}^2$ e a densidade da água $1\text{ g/cm}^3$.
Baseando-se nesses dados, analise as seguintes afirmações:
I) O empuxo exercido sobre o corpo é nulo.
II) A reação normal tem módulo igual ao peso do corpo.
III) A reação normal que o fundo do recipiente exerce sobre o corpo tem intensidade de $10\text{ N}$.
Peso: $P=\rho_c\,V\,g=2000\cdot10^{-3}\cdot10=20\text{ N}$. Empuxo: $E=\rho_a\,V\,g=1000\cdot10^{-3}\cdot10=10\text{ N}$. Em equilíbrio, $N+E=P$, então $N=20-10={10}\text{ N}$.
I é falsa (o empuxo vale $10\text{ N}$); II é falsa (a normal vale $10\text{ N}$, e o peso, $20\text{ N}$); III é verdadeira; IV é verdadeira, pois $E=\rho_a V g$ é proporcional ao volume deslocado. Estão corretas III e IV (D).
Q5
Termologia — Termodinâmica — Funcionamento de refrigeradores
Analise cada uma das proposições a seguir e depois marque a alternativa correta:
I) As máquinas frigoríficas têm a função de transferir calor de um local com menor temperatura para outro de temperatura mais elevada.
II) A substância utilizada nos refrigeradores chama-se refrigerante. Uma dessas substâncias, o clorofluor-carboneto (CFC), agride a camada de ozônio.
III) No processo de funcionamento dos refrigeradores, uma substância, alternadamente, evapora e condensa.
IV) Nos refrigeradores comuns, o calor é retirado do congelador e transferido para o meio exterior à custa do trabalho realizado pelo compressor.
Um refrigerador retira calor da fonte fria (congelador) e o transfere à fonte quente (meio externo), o que, contra o fluxo espontâneo, exige o trabalho do compressor (I e IV corretas). O fluido refrigerante evapora no congelador, absorvendo calor, e condensa no radiador, liberando calor (III correta). O CFC, usado como refrigerante, agride a camada de ozônio (II correta). Todas estão corretas (E).
Q6
Ondas — Ondulatória — Amplitude, comprimento de onda e velocidade pela figura da onda
Dois alunos do ensino médio resolveram fazer uma experiência no laboratório de física. Oscilaram uma corda com uma marca no ponto A, cujo período é de $0{,}1\text{ s}$.
I) O comprimento de onda é igual a $5\text{ cm}$.
II) O comprimento de onda é igual a $80\text{ cm}$.
III) A amplitude da onda é igual a $40\text{ cm}$.
IV) A amplitude da onda é igual a $5\text{ cm}$.
V) A velocidade de propagação da onda é igual a $8{,}0\text{ m/s}$.
Considerando a massa desprezível e observando a trajetória da onda obtida, são corretas as afirmativas:
A distância de $40\text{ cm}$ na figura corresponde a meio comprimento de onda (de um cruzamento da linha de equilíbrio ao seguinte), então $\lambda=80\text{ cm}$ (II correta). A amplitude é a altura da crista em relação ao equilíbrio, $5\text{ cm}$ (IV correta). Com $T=0{,}1\text{ s}$:
Pela ordem das definições: apenas ondas transversais, polarização (5); reforço no encontro de pulsos, interferência (2); vibrar na mesma frequência de um corpo próximo, ressonância (7); ouvir o som direto e depois o refletido, reflexão (4, o eco); nós e antinós em cordas, onda estacionária (6); comprimento de onda da ordem do obstáculo, difração (1); mudança de velocidade e direção ao mudar de meio, refração (3); mudança aparente da frequência, efeito Doppler-Fizeau (8).
Sequência: 5 – 2 – 7 – 4 – 6 – 1 – 3 – 8 (D).
Q8
Ondas — Acústica — Efeito Doppler: sirene de ambulância
Uma pessoa está numa calçada observando uma ambulância que se aproxima a $60\text{ km/h}$ e depois se afasta com a mesma velocidade. Ela observa uma mudança no som emitido pela sirene. O som é mais agudo quando a ambulância se aproxima e fica mais grave quando se afasta. A velocidade do som no ar é de $340\text{ m/s}$. Podemos afirmar que:
A)Que a mudança no som se deve ao fato de que a fonte emite a onda sonora com uma velocidade de $357\text{ m/s}$ na aproximação e $323\text{ m/s}$ no afastamento, fazendo com que o som vibre com uma freqüência diferente em função da mudança da velocidade de propagação da onda sonora no ar.
B)Não há mudanças na onda sonora, pois a velocidade do som é sempre a mesma, já que ela depende apenas da densidade e da temperatura do ar. A aparente mudança na altura do som é uma ilusão auditiva.
C)A mudança no som ocorre porque as cristas das ondas sonoras estão atingindo os ouvidos mais freqüentemente quando a ambulância está se aproximando, produzindo um som mais agudo, e menos freqüentemente quando ela está se afastando, produzindo um som mais grave.
D)A mudança ocorre porque o comprimento de onda aumenta com a aproximação da fonte de ondas sonoras, e diminui com o seu afastamento.
E)Para um som de $500\text{ Hz}$ de freqüência e $0{,}68\text{ m}$ de comprimento de onda, emitido por uma fonte sonora parada, a freqüência muda para $475\text{ Hz}$ quando a fonte se aproxima e $525\text{ Hz}$ quando ela se afasta.
A velocidade do som no ar depende apenas do meio, e não da velocidade da fonte, o que descarta A e B (a mudança percebida não é ilusão). Pelo efeito Doppler, quando a fonte se aproxima, as cristas chegam ao ouvinte com maior frequência (som mais agudo) e, quando se afasta, com menor frequência (mais grave). Na aproximação, o comprimento de onda diminui, e não aumenta (D falsa).
Em E, com $v_f=60\text{ km/h}\approx16{,}7\text{ m/s}$, a frequência na aproximação seria $f=500\cdot\dfrac{340}{340-16{,}7}\approx526\text{ Hz}$ e no afastamento $\approx477\text{ Hz}$, valores trocados em relação ao enunciado; E é falsa. A correta é C.
Q9
Óptica — Lentes esféricas — Equação de Gauss e nova posição do anteparo
Uma experiência é feita num laboratório de tal forma que, quando a distância entre uma lente e uma lâmpada acesa é igual a $25\text{ cm}$, a imagem nítida do filamento da lâmpada é projetada num anteparo que se situa a $1{,}00\text{ m}$ da lente. Se aumentarmos a distância entre a lâmpada e a lente para $30\text{ cm}$, a distância entre o anteparo e a lente para projetar a imagem do filamento nitidamente deverá ser igual a:
Eletricidade — Potência elétrica — Energia consumida por um chuveiro em 30 dias
Um chuveiro ligado numa rede $220\text{ V}$ possui uma potência de $2700\text{ W}$ e $4500\text{ W}$ na posição verão e inverno respectivamente. Calcule a energia consumida em $30$ dias, com um banho de $10\text{ min}$ por dia nestas duas posições, respectivamente.
A)$13{,}5\text{ kWh}$; $22{,}5\text{ kWh}$.
B)$100\text{ J}$, $200\text{ J}$.
C)Com uma corrente de $12{,}3\text{ A}$ e $20{,}5\text{ A}$, a energia seria $8{,}1\text{ kWh}$ e $1{,}3\text{ kWh}$.
D)Com uma corrente de $12{,}3\text{ A}$ e $20{,}5\text{ A}$, a energia seria $8100\text{ J}$ e $13500\text{ J}$.
Eletricidade — Eletrostática — Pedaço de papel alumínio atraído por um bastão eletrizado
Um bastão de vidro positivamente carregado, eletrizado por atrito, atrai um pequeno pedaço de papel alumínio posto em suas imediações. É possível, a partir desta informação, concluir que:
A)o papel alumínio está necessariamente carregado com cargas negativas, porque cargas opostas se atraem.
B)o papel alumínio está carregado positivamente, porque cargas positivas tendem a ficar sempre muito próximas.
C)o papel alumínio, logo após ser atraído, será repelido devido à troca de cargas entre o vidro e o papel.
D)o papel alumínio está eletricamente neutro e é polarizado pelo bastão, o que provoca a força atrativa.
E)o papel alumínio é um condutor elétrico e, por isso, sempre será atraído por corpos carregados eletricamente.
Um corpo neutro é atraído por um corpo eletrizado porque, ao se aproximar o bastão, as cargas do papel se redistribuem (indução/polarização): o lado mais próximo fica com carga de sinal oposto à do bastão, e a força de atração sobre essas cargas é maior que a de repulsão sobre as mais distantes. Logo, da atração não se pode concluir que o papel esteja carregado. A correta é D.
A afirma que ele está necessariamente negativo, e B, positivo, o que não é conclusão obrigatória. C descreve uma repulsão posterior, o que não decorre da informação. E é falsa, pois a atração não depende de o papel ser condutor.
Q12
Eletromagnetismo — Campo magnético — Dois fios paralelos com correntes no mesmo sentido
Dois fios condutores muito longos estão separados por uma pequena distância $d$, conforme a figura. Eles são percorridos por correntes elétricas $i_1$ e $i_2$, no mesmo sentido. Sobre este sistema é correto afirmar que:
A)as correntes elétricas geram campos elétricos, o que faz com que ocorra repulsão entre os fios.
B)as correntes elétricas geram campos magnéticos, o que faz com que ocorra atração entre os fios.
C)fios percorridos por correntes elétricas são independentes, portanto, não ocorre nenhum tipo de interação entre eles.
D)as correntes elétricas geram campos elétricos, o que faz com que ocorra atração entre os fios.
E)as correntes elétricas geram campos magnéticos, o que faz com que ocorra repulsão entre os fios.
Cada fio percorrido por corrente cria um campo magnético ao seu redor, que exerce força sobre o outro fio. Para correntes de mesmo sentido, a força é de atração; para sentidos opostos, de repulsão. Os fios são neutros, então não há campo elétrico relevante. A correta é B.
