Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

Souza Marques | 2000 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vestibular · Física · Q21 a Q40 · 20 questões.

Dados da prova

Fundação Técnico-Educacional Souza Marques · Medicina · 2000

Enunciados, alternativas, dados e referências transcritos integralmente do caderno. Grafias e inconsistências originais são mantidas; as explicações do Método TEF aparecem separadamente.

Fonte: SM-RJ 2000.pdf. Páginas do PDF: 13, 14, 15, 16.

Gabarito: SM-RJ 2000_gab.pdf. Caderno e gabarito do 2º dia; Física (1).

Q21
Grandezas-e-medidas — ordem de grandeza

Um ambiente de dimensões iguais a 10m x 8m x 3m (comprimento x largura x altura) deve ter as suas paredes laterais totalmente recobertas por ladrilhos quadrados de 20cm de lado.

A ordem de grandeza do número de ladrilhos nacessários para tal é:

A)

$10^2$

B)

$10^3$

C)

$10^4$

D)

$10^5$

E)

$10^6$

Gabarito oficial

B
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A área lateral é $2(10+8)\cdot3=108\,\mathrm{m^2}$. Cada ladrilho ocupa $0,20^2=0,04\,\mathrm{m^2}$. São necessários $2700=2,7\times10^3$ ladrilhos. Como $2,7<\sqrt{10}$, a ordem de grandeza é $10^3$.

Q22
Mecanica — hidrostatica

Ainda é hábito em nosso país medir-se a pressão do ar no interior dos pneus dos automóveis com um manômetro diferencial que indica a diferença entre essa pressão e a pressão atmosférica, em libras por polegada ao quadrado ou, abreviadamente, psi (“pounds per square inch”).

Sabendo-se que 1 atm = 14,7 psi, a pressão do ar no interior de um pneu “calibrado” com 25 psi será, aproximadamente, igual a:

A)

$1,7\,\text{atm}$

B)

$2,0\,\text{atm}$

C)

$2,7\,\text{atm}$

D)

$10\,\text{atm}$

E)

$367\,\text{atm}$

Gabarito oficial

C
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A leitura corresponde à pressão manométrica. A pressão absoluta é $p=1+25/14,7\simeq2,7\,\mathrm{atm}$.

Q23
Mecanica — velocidade media

Um caminhão carregado sobe do Rio de Janeiro para Nova Friburgo com uma velocidade média de 30 km/h.

Voltando vazio pela mesma estrada, o caminhão consegue desenvolver uma velocidade média de 60 km/h.

Assim, considerando em conjunto os percursos de ida e volta, a velocidade média do caminhão foi de:

A)

$35\,\text{km/h}$

B)

$40\,\text{km/h}$

C)

$45\,\text{km/h}$

D)

$50\,\text{km/h}$

E)

$55\,\text{km/h}$

Gabarito oficial

B
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Os percursos têm comprimentos iguais $d$. A velocidade média é $v_m=2d/(d/30+d/60)=40\,\mathrm{km/h}$.

Q24
Mecanica — movimento uniformemente variado

Numa pista horizontal reta, um automóvel, animado de uma velocidade inicial $v_0$, freia com uma desaceleração constante a e, durante a frenagem, percorre uma distância d até parar.

Dentre as opções a seguir, assinale aquela que melhor representa a variação de d com $v_0$ (supondo que a desaceleração a seja sempre a mesma).

A)
Gráfico de distância de frenagem em função da velocidade inicial — alternativa A
B)
Gráfico de distância de frenagem em função da velocidade inicial — alternativa B
C)
Gráfico de distância de frenagem em função da velocidade inicial — alternativa C
D)
Gráfico de distância de frenagem em função da velocidade inicial — alternativa D
E)
Gráfico de distância de frenagem em função da velocidade inicial — alternativa E

Gabarito oficial

A
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Pela equação de Torricelli, $0=v_0^2-2ad$, logo $d=v_0^2/(2a)$. O gráfico é uma parábola crescente, com concavidade para cima, que passa pela origem.

Q25
Mecanica — colisoes

A colisão frontal de duas partículas de massas $m_1=2,0$ kg e $m_2=1,0$ kg é observada no referencial do laboratório.

Antes do choque, as partículas dirigem-se diretamente uma para a outra, com velocidades (em módulo) respectivamente iguais a $v_1=6,0$ m/s e $v_2=3,0$ m/s.

Essas duas partículas formam um sistema livre da ação de forças externas e, após o choque, a velocidade da partícula mais leve é de 5,0 m/s.

Nessas condições, após o choque, a velocidade da partícula de maior massa será:

A)

$0\,\text{m/s}$

B)

$1{,}0\,\text{m/s}$

C)

$2{,}0\,\text{m/s}$

D)

$3{,}0\,\text{m/s}$

E)

$4{,}0\,\text{m/s}$

Gabarito oficial

C
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Adotando como positivo o sentido inicial da partícula de maior massa, o momento inicial é $2\cdot6-1\cdot3=9\,\mathrm{kg\,m/s}$. Após a colisão, a partícula leve se move no sentido positivo; assim $2v+5=9$, portanto $v=2\,\mathrm{m/s}$.

Q26
Mecanica — potencia

Para retirar água de um poço, um homem iça um balde contendo água, puxando-o verticalmente para cima com o auxílio de uma corda de massa desprezível.

Sendo a massa total do balde cheio de água igual a 20 kg e a velocidade constante com que ele sobe de 0,50 m/s, a potência segundo a qual o homem transfere energia para o balde é, aproximadamente, igual a:

A)

$2,5\,\text{W}$

B)

$10\,\text{W}$

C)

$40\,\text{W}$

D)

$53\,\text{W}$

E)

$98\,\text{W}$

Gabarito oficial

E
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Com velocidade constante, a tração equilibra o peso. Para $g=9,8\,\mathrm{m/s^2}$, $P=mgv=20\cdot9,8\cdot0,50=98\,\mathrm W$.

Q27
Mecanica — forca de contato
Caixa subindo um plano inclinado

Uma caixa, lançada a partir da base de um plano inclinado, move-se na direção da reta de maior declive do mesmo.

A figura acima mostra essa caixa num instante em que ela sobe o plano com uma velocidade $\vec v$.

Sabendo que há atrito entre o plano e a caixa, em qual das alternativas a seguir está mais bem representada a força $\vec F$ que a superfície do plano faz sobre a caixa no instante considerado?

A)
Força de contato — alternativa A
B)
Força de contato — alternativa B
C)
Força de contato — alternativa C
D)
Força de contato — alternativa D
E)
Força de contato — alternativa E

Gabarito oficial

D
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A força de contato exercida pelo plano é a soma da normal, perpendicular ao plano e para fora dele, com o atrito, paralelo ao plano e contrário à subida. Essa soma está representada na alternativa D.

Q28
Mecanica — equilibrio de corpos extensos
Barra usada como balança com apoio P, massa M e contrapeso m

Uma barra metálica homogênea, de massa igual a 5,0 kg e de comprimento $\ell=60$ cm, é usada como balança.

Para tal, como mostra a figura, ela é sustentada por um ponto P situado a uma distância d = 10 cm da extremidade onde é pendurada a massa M que se quer determinar e um pequeno contrapeso de massa m = 1,0 kg é deslocado ao longo da barra até que a mesma fique em equilíbrio na horizontal.

Utilizando apenas os recursos descritos acima, o maior valor da massa M que pode ser determinado com essa balança é, aproximadamente, igual a:

A)

$6{,}0\,\text{kg}$

B)

$10\,\text{kg}$

C)

$12\,\text{kg}$

D)

$15\,\text{kg}$

E)

$30\,\text{kg}$

Gabarito oficial

D
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

O contrapeso deve estar na extremidade mais distante de P. Os braços do peso da barra e do contrapeso são 20 cm e 50 cm. No equilíbrio, $Mg\cdot10=5g\cdot20+1g\cdot50$, de onde $M=15\,\mathrm{kg}$.

Q29
Mecanica — empuxo

Um cilindro metálico homogêneo é pendurado na extremidade livre de uma mola ideal que tem sua outra extremidade fixa ao teto do laboratório. Nessa situação, a mola apresenta uma distensão de 2,0 cm.

A seguir, ainda preso à mola, o cilindro é totalmente imerso em um líquido de massa específica igual a 0,80 g/cm³ e, então, observa-se que a distensão da mola, sempre em relação a sua posição quando relaxada, é agora de 1,4 cm.

Portanto, a massa específica do metal de que é feito o cilindro vale, aproximadamente:

A)

$2,7\,\text{g/cm³}$

B)

$7,9\,\text{g/cm³}$

C)

$8,9\,\text{g/cm³}$

D)

$11,4\,\text{g/cm³}$

E)

$19,3\,\text{g/cm³}$

Gabarito oficial

A
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A distensão passa a $1,4/2,0=0,70$ do valor inicial. O empuxo corresponde a 30% do peso: $\rho_\ell/\rho=0,30$. Logo $\rho=0,80/0,30\simeq2,7\,\mathrm{g/cm^3}$.

Q30
Termologia — gases ideais
Recipiente com gás ligado a manômetro de mercúrio

Um recipiente, contendo uma certa quantidade de gás ideal inicialmente a 27ºC, está acoplado a um dos ramos de um tubo em U contendo mercúrio. O outro ramo do tubo em U está aberto para a atmosfera (pressão atmosférica = 760 mmHg). Nessas circunstâncias, o nível do mercúrio é o mesmo nos dois ramos do tubo.

A seguir, o gás é aquecido lenta e uniformemente até que se observe um desnível de 19,0 cm entre os níveis do mercúrio nos ramos do tubo em U (figura). E, em virtude da variação do nível do mercúrio no ramo acoplado ao recipiente, o volume do gás aumenta de 4,0%.

Nessa nova situação, a temperatura do gás é de, aproximadamente:

A)

$35\,\text{ºC}$

B)

$75\,\text{ºC}$

C)

$88\,\text{ºC}$

D)

$102\,\text{ºC}$

E)

$117\,\text{ºC}$

Gabarito oficial

E
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A pressão final é $760+190=950\,\mathrm{mmHg}$ e $V_f=1,04V_i$. Pela equação geral dos gases, $T_f=300(950/760)\cdot1,04=390\,\mathrm K=117\,{}^\circ\mathrm C$.

Q31
Termologia — escalas termometricas

Até a presente data, os recordes de temperatura ambiente de que se tem registro são:

MÁXIMA: 57,8ºC (El-Azízia – Líbia – 13/09/1922)

MÍNIMA: – 89,2ºC (Vostok – Antártida – 21/07/1983)

Baseado nesses valores, um estudante resolveu criar uma nova escala linear de temperatura (a escala X), atribuindo 0ºX à temperatura de – 90ºC e 100ºX à temperatura de 60ºC.

Nessa nova escala, a temperatura de 30ºC vale:

A)

$50\,\text{ºX}$

B)

$60\,\text{ºX}$

C)

$70\,\text{ºX}$

D)

$80\,\text{ºX}$

E)

$90\,\text{ºX}$

Gabarito oficial

D
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A relação entre as escalas é $X/100=(C+90)/150$. Para $C=30$, resulta $X=80\,{}^\circ\mathrm X$. Os registros históricos citados foram mantidos conforme o caderno de 2000.

Q32
Termologia — calorimetria

Uma família leva para a praia um recipiente de isopor cujas medidas internas são: 40 cm (comprimento) x 20 cm (largura) x 30 cm (altura).

Esse recipiente contém gelo e água em equilíbrio térmico a 0ºC (calor latente de fusão do gelo : $L_f=80$ cal/g).

Na praia, alguém esqueceu o recipiente de isopor destampado durante 10 minutos, debaixo de um “escaldante” sol a a pino.

Sabendo que, naquelas condições, a radiação solar fornecia cerca de 1,5 cal/cm².min, supondo que toda essa energia tenha sido absorvida pelo sistema no interior do isopor e desprezando outras trocas de calor deste sistema com o exterior, a massa de gelo que “derreteu” nesses 10 minutos pode ser estimada em, aproximadamente:

A)

$50\,\text{g}$

B)

$100\,\text{g}$

C)

$150\,\text{g}$

D)

$200\,\text{g}$

E)

$250\,\text{g}$

Gabarito oficial

C
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A abertura tem área $40\cdot20=800\,\mathrm{cm^2}$. Em 10 minutos são absorvidas $Q=1,5\cdot800\cdot10=12000\,\mathrm{cal}$. A massa fundida é $m=Q/L_f=150\,\mathrm g$.

Q33
Termologia — dilatacao termica

Um recipiente cilíndrico de vidro de capacidade igual a 1,00 L está cheio de água até a sua borda, a uma temperatura de equilíbrio de 20ºC.

O coeficiente linear de dilatação do vidro é $\alpha_v=9,0\times10^{-6}$ ºC⁻¹ e o coeficiente volumétrico de dilatação da água é $\gamma_A=3,02\times10^{-4}$ ºC⁻¹.

Ao elevar-se a temperatura do sistema para um novo valor de equilíbrio igual a 40ºC, o volume de água que irá transbordar será aproximadamente igual a:

A)

$5,5\,\text{mL}$

B)

$6,0\,\text{mL}$

C)

$6,5\,\text{mL}$

D)

$7,0\,\text{mL}$

E)

$7,5\,\text{mL}$

Gabarito oficial

A
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

O coeficiente volumétrico do vidro é $3\alpha_v=27\times10^{-6}\,{}^\circ\mathrm C^{-1}$. O transbordamento é $\Delta V=1000(302-27)10^{-6}\cdot20=5,5\,\mathrm{mL}$.

Q34
Ondulatoria — ondas estacionarias
Corda fixa nas extremidades e ponto P a uma distância d

Uma corda é esticada entre dois pontos fixos distantes 120 cm um do outro.

Para atenuar drasticamente (praticamente eliminar) o 3º harmônico do espectro de vibração desta corda, um obstáculo deve ser colocado num ponto da mesma (P, na figura) onde iria se formar o ventre desse harmônico mais próximo de uma das extremidades da corda. A idéia é restringir dessa maneira a amplitude do movimento de vibração da corda nesse ponto P, inibindo assim a formação nele do ventre do 3º harmônico.

A distância d do ponto P à extremidade mais próxima da corda deve, portanto, valer:

A)

$5{,}0\,\text{cm}$

B)

$10\,\text{cm}$

C)

$20\,\text{cm}$

D)

$30\,\text{cm}$

E)

$40\,\text{cm}$

Gabarito oficial

C
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

No terceiro harmônico, $\lambda=2L/3$. O primeiro ventre fica a $\lambda/4=L/6=120/6=20\,\mathrm{cm}$ da extremidade.

Q35
Optica — espelhos esfericos

Uma fonte luminosa pontual P é colocada no plano focal de um espelho esférico côncavo, a uma pequena distância de seu eixo óptico.

Assinale, dentre as alternativas a seguir, aquela onde está mais bem representado o feixe de luz proveniente da fonte P após sua reflexão no espelho.

A)
Feixe refletido por espelho côncavo — alternativa A
B)
Feixe refletido por espelho côncavo — alternativa B
C)
Feixe refletido por espelho côncavo — alternativa C
D)
Feixe refletido por espelho côncavo — alternativa D
E)
Feixe refletido por espelho côncavo — alternativa E

Gabarito oficial

B
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Uma fonte no plano focal produz um feixe refletido de raios paralelos entre si. Como a fonte está fora do eixo óptico, o feixe é inclinado em relação ao eixo. A inclinação correta está representada em B.

Q36
Optica — defeitos da visao

A distância mínima de visão distinta para um observador “normal” é considerada como sendo de 25 cm.

No entanto, com o avançar da idade, as pessoas já não conseguem ler textos a uma distância tão curta de seus olhos. Trata-se de uma deficiência denominada presbiopia ou “vista cansada” na linguagem popular.

Uma pessoa nessas condições e que tem uma distância mínima de visão distinta de 1,00 m, para corrigir essa deficiência e voltar à situação considerada normal, deve usar, para ler, uma lente de convergência aproximadamente igual a:

A)

$1{,}0\,\text{di}$

B)

$2{,}0\,\text{di}$

C)

$3{,}0\,\text{di}$

D)

$4{,}0\,\text{di}$

E)

$5{,}0\,\text{di}$

Gabarito oficial

C
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A lente deve formar uma imagem virtual a 1,00 m de um objeto a 0,25 m. Assim, $C=1/p+1/p\prime=1/0,25-1/1,00=3\,\mathrm{di}$.

Q37
Eletricidade — lei de coulomb
Três cargas em triângulo equilátero e vetores candidatos A a E

Três cargas pontuais $q_1$, $q_2$ e $q_3$ são mantidas fixas nos vértices de um triângulo equilátero como mostra a figura.

Sabendo-se que $q_1=-\frac12q_2=2q_3$, qual dos vetores mostrados na figura melhor representa a resultante das forças exercidas pelas cargas $q_1$ e $q_2$ sobre a carga $q_3$?

A)

$\vec A$

B)

$\vec B$

C)

$\vec C$

D)

$\vec D$

E)

$\vec E$

Gabarito oficial

E
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A força de $q_1$ sobre $q_3$ é repulsiva e a de $q_2$ é atrativa. Como $|q_2|=2|q_1|$ e as distâncias são iguais, a segunda força tem o dobro da intensidade. Somando as componentes, a resultante aponta para a direita e para baixo, na direção do vetor $\vec E$.

Q38
Eletricidade — movimento em campo eletrico
Trajetória de elétrons entre placas paralelas

Um campo elétrico uniforme é estabelecido entre duas placas metálicas planas e paralelas de comprimento $\ell=2,0$ cm, separadas por uma distância d = 0,50 cm e entre as quais se estabelece uma diferença de potencial U constante.

Um feixe de elétrons de $1,00\times10^3$ eV de energia cinética é então lançado nesse campo numa direção perpendicular a suas linhas de força.

Ao sair desse campo, o feixe de elétrons está desviado de $\theta=4,0º$ (tan 4,0º = 0,070) em relação a sua direção original (figura).

Nessas circunstâncias, a diferença de potencial U entre as placas vale:

A)

$5\,\text{V}$

B)

$15\,\text{V}$

C)

$25\,\text{V}$

D)

$35\,\text{V}$

E)

$45\,\text{V}$

Gabarito oficial

D
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

A velocidade horizontal permanece constante. Com $a=eU/(md)$ e $t=\ell/v$, temos $\tan\theta=a\ell/v^2=eU\ell/(2Kd)$. Usando $K=1000\,\mathrm{eV}$, $U=2\cdot1000\cdot(0,50/2,0)\cdot0,070=35\,\mathrm V$.

Q39
Eletricidade — geradores eletricos
Circuito com quatro ramos resistivos e bateria com resistência interna

No circuito esquematizado acima, todos os resistores são idênticos e possuem resistências elétricas R = 400 ohms. A bateria que alimenta o circuito tem força eletromotriz $\varepsilon=12$ V e resistência interna r = 100 ohms.

Nessas circunstâncias, a potência total fornecida pela bateria é de, aproximadamente:

A)

$0,24\,\text{W}$

B)

$0,36\,\text{W}$

C)

$0,48\,\text{W}$

D)

$0,60\,\text{W}$

E)

$0,72\,\text{W}$

Gabarito oficial

B
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

Os quatro ramos externos têm três resistores em série cada um. Logo $R_{eq}=3R/4=300\,\Omega$. Incluindo a resistência interna, $i=12/(300+100)=0,030\,\mathrm A$. A potência total é $P=\varepsilon i=0,36\,\mathrm W$.

Q40
Eletricidade — medidores eletricos

Um estudante, dispondo de um voltímetro calibrado V e de um resistor R de resistência elétrica conhecida e muito baixa (isto é, muito menor do que as resistências dos demais elementos do circuito), deseja medir a corrente elétrica i que passa em um resistor R’ de resistência desconhecida.

Dentre os arranjos experimentais propostos nas opções a seguir, assinale aquele que é o mais adequado para fazer essa medida.

A)
Arranjo de medição — alternativa A
B)
Arranjo de medição — alternativa B
C)
Arranjo de medição — alternativa C
D)
Arranjo de medição — alternativa D
E)
Arranjo de medição — alternativa E

Gabarito oficial

A
Resolução — Método TEF

Gabarito oficial.

O resistor conhecido R deve ser colocado em série com R’, e o voltímetro, em paralelo com R. A corrente procurada é obtida por $i=U_R/R$. O pequeno valor de R reduz a alteração causada no circuito. Esse arranjo está em A.