UNIFESO | 2010.1

Física · Q21 a Q30.

Dados da prova

Fonte: Unifeso-RJ 2010.1.pdf, páginas 5 a 7; gabarito separado, Unifeso-RJ 2010.1_gab.pdf.

Q21
Física

Dois automóveis, movendo-se com velocidades constantes de valores $v_1 = 120\,\mathrm{km/h}$ e $v_2 = 100\,\mathrm{km/h}$, passam juntos por um ponto X de uma estrada plana, horizontal e retilínea. Ambos estão se dirigindo para um ponto Y, da mesma estrada, situado a $80\,\mathrm{km}$ de X. O automóvel mais veloz chegará em Y, antes do outro automóvel no seguinte tempo:

A)5 minutos.
B)6 minutos.
C)8 minutos.
D)10 minutos.
E)12 minutos.

Gabarito oficial

C
Resolução

Os dois automóveis percorrem a mesma distância, $d=80\,\mathrm{km}$, com velocidades constantes. No movimento uniforme, $d=vt$, portanto $t=\frac{d}{v}$.

Para o mais rápido: $$t_1=\frac{80}{120}\,\mathrm{h}=\frac{2}{3}\,\mathrm{h}=40\,\mathrm{min}.$$ Para o outro: $$t_2=\frac{80}{100}\,\mathrm{h}=0{,}8\,\mathrm{h}=48\,\mathrm{min}.$$

A antecipação é a diferença entre os tempos de chegada: $$\Delta t=t_2-t_1=48-40=8\,\mathrm{min}.$$ Logo, o mais veloz chega 8 minutos antes. Alternativa C. Dividir a distância pela diferença das velocidades não calcula essa antecipação: cada tempo deve ser obtido com a velocidade do respectivo automóvel.

Q22
Física

A figura a seguir apresenta uma esfera de massa $m$ lançada do ponto A, colidindo com uma mola e comprimindo-a. A superfície horizontal oferece atrito com a esfera. Na situação mostrada, a mola ainda não atingiu sua compressão máxima. Assinale a alternativa que apresente o sistema de forças atuantes sobre a esfera, ao passar em B.

Diagrama da questão 22
A)
Diagrama da questão 22
B)
Diagrama da questão 22
C)
Diagrama da questão 22
D)
Diagrama da questão 22
E)
Diagrama da questão 22

Gabarito oficial

E
Resolução

A esfera desloca-se para a esquerda e comprime a mola. O peso aponta para baixo e a normal para cima. O atrito se opõe ao movimento, apontando para a direita; a mola comprimida também empurra a esfera para a direita. O diagrama correspondente é $E$.

Q23
Física

A quantidade de calor necessária para fundir meio quilograma de gelo a $0\,{}^\circ\mathrm{C}$, se transferida integralmente para dois quilogramas de um metal, fará a temperatura dele aumetar $80\,{}^\circ\mathrm{C}$. Se o calor de fusão do gelo é $80\,\mathrm{cal/g}$, é correto concluir que o calor específico do metal vale:

A)$0{,}25\,\mathrm{cal/{}^\circ C}$
B)$0{,}36\,\mathrm{cal/{}^\circ C}$
C)$0{,}45\,\mathrm{cal/{}^\circ C}$
D)$0{,}60\,\mathrm{cal/{}^\circ C}$
E)$0{,}84\,\mathrm{cal/{}^\circ C}$

Gabarito oficial

ANULADA
Resolução

Questão oficialmente anulada. O calor necessário para a fusão seria $Q=mL=500\cdot80=40000\,\mathrm{cal}$. Transferido ao metal, $Q=mc\Delta T$ fornece $c=40000/(2000\cdot80)=0,25\,\mathrm{cal/(g\,{}^\circ C)}$. A alternativa A apresenta o número 0,25, mas as unidades impressas nas alternativas omitem a massa. Mantém-se a anulação oficial, sem atribuir uma alternativa correta.

Q24
Física

O esquema a seguir mostra, sobre uma superfície sem atrito, uma esfera de massa $m_1=4{,}0\,\mathrm{kg}$ que se desloca a uma velocidade $v_1=20\,\mathrm{m/s}$. Ela irá colidir com outra esfera, de mesma massa, inicialmente em repouso. Sabe-se que o choque será frontal e totalmente inelástico. Assinale a alternativa que indique, em Joules, comparando as situações antes e depois do choque, de quanto foi a perda de energia do sistema.

Diagrama da questão 24
A)400.
B)480.
C)540.
D)600.
E)Não há perda de energia neste tipo de choque.

Gabarito oficial

A
Resolução

Após o choque totalmente inelástico, as esferas seguem juntas. Conservando o momento: $4\cdot20=8u$, logo $u=10\,\mathrm{m/s}$. A energia inicial é $E_i=4\cdot20^2/2=800\,\mathrm J$; a final é $E_f=8\cdot10^2/2=400\,\mathrm J$. A perda de energia cinética é $800-400=400\,\mathrm J$. Alternativa A.

Q25
Física

Uma pequena esfera, de massa $50\,\mathrm{g}$ e volume $20\,\mathrm{cm^3}$ é largada bem próxima à superfície de um líquido de densidade $1{,}25\,\mathrm{g/cm^3}$. Assinale a alternativa que indique o volume da parte da esfera submersa no líquido.

A)$5\,\mathrm{cm^3}$
B)$10\,\mathrm{cm^3}$
C)$15\,\mathrm{cm^3}$
D)$20\,\mathrm{cm^3}$
E)$25\,\mathrm{cm^3}$

Gabarito oficial

D
Resolução

A densidade da esfera é $50/20=2,5\,\mathrm{g/cm^3}$, maior que a do líquido, de $1,25\,\mathrm{g/cm^3}$. Ela afunda e fica inteiramente submersa. O volume submerso é seu volume total: $20\,\mathrm{cm^3}$. Alternativa D. A fórmula de equilíbrio de flutuação não pode ser usada para supor volume submerso maior que o volume da esfera.

Q26
Física

Observe a associação de resistores representada pela figura a seguir: Assinale a alternativa que indique o valor da resistência equivalente e o da corrente i.

Diagrama da questão 26
A)$8\,\Omega$ e $4{,}5\,\mathrm{A}$
B)$2\,\Omega$ e $18\,\mathrm{A}$
C)$2\,\Omega$ e $10\,\mathrm{A}$
D)$8\,\Omega$ e $9\,\mathrm{A}$
E)$5\,\Omega$ e $2{,}5\,\mathrm{A}$

Gabarito oficial

B
Resolução

No losango esquerdo há três ramos em paralelo: $1+5=6\,\Omega$, $12\,\Omega$ e $3+1=4\,\Omega$. Assim, $1/R_{eq}=1/6+1/12+1/4=1/2$, portanto $R_{eq}=2\,\Omega$. No losango direito, o fio central provoca curto-circuito nos resistores de 10 e 15 ohms. A corrente total é $i=36/2=18\,\mathrm A$. Alternativa B.

Q27
Física

Com base na Lei de Coulomb, da interação eletrostática entre dois corpos eletrizados, assinale a alternativa que apresenta como o módulo da força varia em função da distância entre os corpos.

A)
Diagrama da questão 27
B)
Diagrama da questão 27
C)
Diagrama da questão 27
D)
Diagrama da questão 27
E)
Diagrama da questão 27

Gabarito oficial

B
Resolução

A lei de Coulomb estabelece $F=k|q_1q_2|/d^2$. Mantidas as cargas, a força diminui com o quadrado da distância e tende a zero para distâncias grandes. O gráfico decrescente e curvo compatível é B; uma reta decrescente não representa essa dependência.

Q28
Física

Um gás perfeito, constituído de 5 mols, ocupa um volume de $0{,}83\,\mathrm{m^3}$, quando submetido a uma temperatura de $227\,{}^\circ\mathrm{C}$. Assinale a alternativa que indique a pressão exercida pelo gás sobre as paredes do recipiente. Obs.: considere a constante universal dos gases com valor aproximado de $8{,}3\,\mathrm{J/(mol\cdot K)}$.

A)$8,3\times10^8\,\mathrm{N/m^2}$
B)$4,0\times10^4\,\mathrm{N/m^2}$
C)$2,5\times10^6\,\mathrm{N/m^2}$
D)$4,0\times10^5\,\mathrm{N/m^2}$
E)$2,5\times10^4\,\mathrm{N/m^2}$

Gabarito oficial

E
Resolução

Convertemos a temperatura para a escala absoluta: $T=227+273=500\,\mathrm K$. Pela equação dos gases ideais, $pV=nRT$, logo $p=5\cdot8,3\cdot500/0,83=25000\,\mathrm{Pa}=2,5\times10^4\,\mathrm{N/m^2}$. Alternativa $E$.

Q29
Física

Um objeto MN está colocado sobre o eixo principal de uma lente delgada convergente, de $40\,\mathrm{cm}$ de distância focal, conforme mostra a figura. A extremidade N situa-se no ponto médio da distância entre $F$ e 2F. Determine o comprimento da imagem ($M$’N’) fornecida pela lente, para o objeto MN.

Diagrama da questão 29
A)$10\,\mathrm{cm}$
B)$20\,\mathrm{cm}$
C)$40\,\mathrm{cm}$
D)$60\,\mathrm{cm}$
E)$80\,\mathrm{cm}$

Gabarito oficial

C
Resolução

O ponto $M$ está a $2f=80\,\mathrm{cm}$ e N a $1,5f=60\,\mathrm{cm}$ da lente. Aplicamos a equação da lente separadamente aos extremos: $p_i=fp/(p-f)$. Para $M$, $p_{iM}=40\cdot80/(80-40)=80\,\mathrm{cm}$. Para N, $p_{iN}=40\cdot60/(60-40)=120\,\mathrm{cm}$. A imagem do segmento mede $120-80=40\,\mathrm{cm}$. Alternativa C.

Q30
Física

Na situação descrita a seguir, uma corda de $6{,}0\,\mathrm{m}$ de comprimento e $120\,\mathrm{g}$ de massa é ligada a um gerador de ondas, funcionando na frequência de $100\,\mathrm{Hz}$. Formam-se, então, ondas estacionárias. Assinale a alternativa que indique o valor, em Newtons, da força de tração que mantém a corda esticada nesta situação.

Diagrama da questão 30
A)300
B)420
C)640
D)800
E)1200

Gabarito oficial

D
Resolução

A figura mostra seis meios comprimentos de onda ao longo de $6\,\mathrm{m}$. Portanto, $6=6\lambda/2$, de onde $\lambda=2\,\mathrm m$. A velocidade de propagação é $v=f\lambda=100\cdot2=200\,\mathrm{m/s}$. A densidade linear vale $\mu=0,120/6=0,020\,\mathrm{kg/m}$. Pela relação $v=\sqrt{T/\mu}$, a tração é $T=\mu v^2=0,020\cdot200^2=800\,\mathrm N$. Alternativa D.