UERJ 2016 | 2º Exame de Qualificação — Questões de Física comentadas — Método TEF
Vestibular Estadual 2016 · prova aplicada em 13 de setembro de 2015 · Física objetiva: Q32, Q35, Q37, Q38, Q39, Q41.
Q32
Termologia — Equivalente mecânico do calor
Em um experimento que recebeu seu nome, James Joule determinou o equivalente mecânico do calor: 1 cal = 4,2 J. Para isso, ele utilizou um dispositivo em que um conjunto de paletas giram imersas em água no interior de um recipiente.
Considere um dispositivo igual a esse, no qual a energia cinética das paletas em movimento, totalmente convertida em calor, provoque uma variação de 2 ºC em 100 g de água. Essa quantidade de calor corresponde à variação da energia cinética de um corpo de massa igual a 10 kg ao cair em queda livre de uma determinada altura.
Essa altura, em metros, corresponde a:
Dados da prova: calor específico da água = 1 cal/(g °C); g = 10 m/s².
A)2,1
B)4,2
C)8,4
D)16,8
Gabarito oficial — UERJ 2016 — 2º Exame de Qualificação
C
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: Igualar a energia térmica recebida pela água à energia potencial gravitacional convertida na queda.
Considere um patinador X que colide elasticamente com a parede P de uma sala. Os diagramas abaixo mostram segmentos orientados indicando as possíveis forças que agem no patinador e na parede, durante e após a colisão. Note que segmento nulo indica força nula.
Supondo desprezível qualquer atrito, o diagrama que melhor representa essas forças é designado por:
A)I
B)II
C)III
D)IV
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A
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: Durante o contato, as forças de ação e reação têm mesmo módulo e sentidos opostos. Depois do contato, essas forças se anulam.
Passo 1. Durante a colisão, aplicar a terceira lei de Newton:
$$\vec F_{P\to X}=-\vec F_{X\to P}$$
Passo 2. Após a colisão, não há mais força de contato entre o patinador e a parede.
Passo 3. Escolher o diagrama com forças opostas iguais durante o choque e nulas depois: I.
Alternativa correta: A
Q37
Termologia — Equações dos gases ideais
Para descrever o comportamento dos gases ideais em função do volume V, da pressão P e da temperatura T, podem ser utilizadas as seguintes equações:
Equação de Clapeyron: $PV=nRT$ n – número de mols; R – constante dos gases.
Equação de Boltzmann: $PV=NkT$ N – número de moléculas; k – constante de Boltzmann.
De acordo com essas equações, a razão $R/k$ é aproximadamente igual a:
A)$\frac16\times10^{-23}$
B)$\frac16\times10^{23}$
C)$6\times10^{-23}$
D)$6\times10^{23}$
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D
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: As duas expressões descrevem o mesmo gás; a razão entre as constantes é o número de moléculas por mol.
Passo 1. Igualar os segundos membros e cancelar T:
$$nRT=NkT\quad\Rightarrow\quad nR=Nk$$
Passo 2. Isolar a razão pedida:
$$\frac{R}{k}=\frac{N}{n}=N_A$$
Passo 3. Usar o valor aproximado da constante de Avogadro:
Admita duas amostras de substâncias distintas com a mesma capacidade térmica, ou seja, que sofrem a mesma variação de temperatura ao receberem a mesma quantidade de calor. A diferença entre suas massas é igual a 100 g, e a razão entre seus calores específicos é igual a 6/5.
A massa da amostra mais leve, em gramas, corresponde a:
A)250
B)300
C)500
D)600
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C
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: Capacidades térmicas iguais significam produtos massa × calor específico iguais.
Passo 1. Nomear os calores específicos com c₁/c₂ = 6/5:
Quatro bolas são lançadas horizontalmente no espaço, a partir da borda de uma mesa que está sobre o solo. Veja na tabela abaixo algumas características dessas bolas.
Bola
Material
Velocidade inicial (m/s)
Tempo de queda (s)
1
chumbo
4,0
t₁
2
vidro
4,0
t₂
3
madeira
2,0
t₃
4
plástico
2,0
t₄
A relação entre os tempos de queda de cada bola pode ser expressa como:
A)t₁ = t₂ < t₃ = t₄
B)t₁ = t₂ > t₃ = t₄
C)t₁ < t₂ < t₃ < t₄
D)t₁ = t₂ = t₃ = t₄
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D
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: No modelo sem resistência do ar, o tempo de queda depende apenas da altura e da aceleração da gravidade.
Passo 1. Analisar o movimento vertical: todas partem da mesma altura com velocidade vertical inicial nula.
$$h=\frac{gt^2}{2}$$
Passo 2. Isolar o tempo:
$$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$$
Passo 3. Como h e g são comuns, os tempos são iguais:
$$t_1=t_2=t_3=t_4$$
Alternativa correta: D
Q41
Eletricidade — Potência de transformador ideal
Em uma loja, a potência média máxima absorvida pelo enrolamento primário de um transformador ideal é igual a 100 W. O enrolamento secundário desse transformador, cuja tensão eficaz é igual a 5,0 V, fornece energia a um conjunto de aparelhos eletrônicos ligados em paralelo. Nesse conjunto, a corrente em cada aparelho corresponde a 0,1 A.
O número máximo de aparelhos que podem ser alimentados nessas condições é de:
A)50
B)100
C)200
D)400
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C
Gabarito comentado Método TEF
Ideia central: O transformador ideal entrega no secundário a potência recebida no primário.
Passo 1. Calcular a potência de cada aparelho:
$$P_a=Ui=5{,}0\times0{,}1=0{,}5\text{ W}$$
Passo 2. Dividir a potência disponível pela potência individual:
