Física Geral — Grandezas e Unidades — Velocidade média e algarismos significativos
Durante um treinamento para provas de estrada, um ciclista observou, no hodômetro (medidor de distância percorrida) instalado na sua bicicleta, que já havia percorrido a distância de 100,0 km, tomando como referência o ponto de partida. Observou, também, que o seu cronômetro estava registrando 3,00 h, para o intervalo de tempo decorrido até aquele instante. Nesse caso, a opção de resposta que expressa a velocidade média desenvolvida pelo ciclista durante o percurso, com o número correto de algarismos significativos, é:
A)33 km/h
B)33,3 km/h
C)33,33 km/h
D)33,333 km/h
Gabarito da COMPERVE/UFRN
B
Resolução comentada
A distância é 100,0 km e o tempo é 3,00 h.
$$v_m=\frac{100{,}0}{3{,}00}$$
$$v_m=33{,}3\ \mathrm{km/h}$$
O tempo tem três algarismos significativos, e o resultado deve respeitar essa precisão.
Alternativa correta: B.
Q17
Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação do momento angular no helicóptero
Ao tentar construir um helicóptero, um inventor decidiu usar apenas uma hélice instalando-a na parte superior da cabine do aparelho, de acordo com a figura 1. No entanto, o inventor não conseguiu estabilizar tal helicóptero, pois sua cabine girava, em sentido contrário ao da hélice, sempre que esta variava a sua velocidade de rotação. A figura 2 ilustra os sentidos de rotação da cabine do helicóptero e da hélice enquanto esta varia a sua velocidade de rotação.
Com base nessas informações, conclui-se que a cabine gira em sentido contrário ao da hélice de modo a conservar
A)a velocidade angular do helicóptero.
B)a quantidade de movimento linear do helicóptero.
C)a energia mecânica do helicóptero.
D)a quantidade de movimento angular do helicóptero.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
D
Resolução comentada
Desprezando o torque externo em torno do eixo vertical, o momento angular total conserva-se.
$$L_{\mathrm{rotor}}+L_{\mathrm{cabine}}=0$$
O rotor adquire momento angular em um sentido e a cabine no sentido oposto.
Não é a velocidade angular de cada parte nem a energia mecânica que essa oposição, por si só, conserva.
Alternativa correta: D.
Q18
Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Difração e separação de cores no CD
Rotineiramente, observa-se que a luz solar, quando refletida pela face gravada de um CD (Compact Disc), exibe as cores correspondentes ao espectro da referida luz. Tal fenômeno ocorre porque, nesse caso, o CD funciona como
A)rede de difração.
B)placa polarizadora.
C)prisma refrator.
D)lente refletora.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
A
Resolução comentada
Os sulcos próximos e regularmente espaçados do CD funcionam como uma rede de difração.
As ondas refletidas interferem, e as direções de reforço dependem do comprimento de onda.
Por isso, diferentes cores são observadas em diferentes direções.
Alternativa correta: A.
Q19
Eletricidade — Eletrodinâmica — Corrente nominal e escolha de disjuntor
Uma ducha elétrica de 3.300 watts e 220 volts é instalada no banheiro de uma residência. Sempre que ela é ligada na sua potência máxima, o disjuntor (dispositivo elétrico que interrompe a passagem da corrente sempre que esta excede um determinado valor) associado ao circuito da ducha interrompe a corrente. Chamado para sanar o defeito, um eletricista, ao examinar o circuito da ducha, constata que a falha é resultante do dimensionamento do próprio disjuntor. Para resolver o problema, o eletricista deve substituir o disjuntor
A)de 5 ampères por um de 10 ampères.
B)de 10 ampères por um de 5 ampères.
C)de 10 ampères por um de 20 ampères.
D)de 20 ampères por um de 10 ampères.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
C
Resolução comentada
A corrente nominal é:
$$I=\frac PU$$
$$I=\frac{3300}{220}$$
$$I=15\ \mathrm A$$
Um disjuntor de 10 A interrompe essa operação. Entre as opções da questão, a troca para 20 A permite a corrente nominal.
Essa escolha resolve o modelo apresentado; em instalações reais, a proteção também depende da capacidade dos condutores.
Alternativa correta: C.
Q20
Termologia — Calorimetria — Comparação de calores específicos
Numa aula prática de Termologia, o professor realizou a demonstração a seguir:
i) colocou massas iguais de água e óleo, à mesma temperatura, respectivamente, em dois recipientes de vidro pirex, isolados termicamente em suas laterais e respectivas partes superiores;
ii) pegou dois termômetros idênticos e colocou um em cada recipiente;
iii) em seguida, colocou esses recipientes sobre uma chapa quente.
Passado algum tempo, o professor mostrou para seus alunos que o termômetro do recipiente com óleo exibia um valor de temperatura maior que o do recipiente com água, conforme ilustrado na figura ao lado.
Considerando-se que a água e o óleo receberam a mesma quantidade de calor da chapa quente, é correto afirmar que a temperatura do óleo era mais alta porque
A)a condutividade térmica da água é igual à do óleo.
B)a condutividade térmica da água é maior que a do óleo.
C)o calor latente da água é igual ao do óleo.
D)o calor específico da água é maior que o do óleo.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
D
Resolução comentada
Ambos recebem a mesma energia e têm a mesma massa.
$$\Delta T=\frac Q{mc}$$
Como o óleo aumenta mais sua temperatura, seu calor específico é menor.
Portanto, o calor específico da água é maior que o do óleo.
Alternativa correta: D.
Q21
Mecânica — Dinâmica — Constante elástica no gráfico força–alongamento
Em uma experiência realizada para a determinação da constante elástica, k, de uma mola, mediu-se a força, F, exercida sobre corpos de massas diferentes, suspensos na extremidade da mola, em função do seu alongamento, ∆x. Os dados obtidos desse experimento são representados no gráfico ao lado. Sabendo-se que a mola obedece à Lei de Hooke, o valor da constante k para essa mola é:
A)50,0 N/m
B)5,0 N/m
C)0,20 m/N
D)0,02 m/N
Gabarito da COMPERVE/UFRN
A
Resolução comentada
A constante elástica é a inclinação da reta F × Δx, pois a mola obedece à lei de Hooke.
$$F=k\Delta x$$
Escolha o ponto do gráfico com alongamento 0,20 m e força 10,0 N.
$$k=\frac{10{,}0}{0{,}20}$$
$$k=50{,}0\ \mathrm{N/m}$$
A razão inversa, em m/N, não é a constante elástica pedida.
Alternativa correta: A.
Q22
Mecânica — Trabalho e Energia — Transferência de energia em aerogerador
Na praia de Rio do Fogo, no Rio Grande do Norte, está sendo implantada uma central de energia eólica, como mostra a figura abaixo. Essa central terá 62 aerogeradores de 800 kW cada, totalizando uma capacidade instalada de 49,6 MW.
Energia eólica é a energia contida nas massas de ar em movimento (vento). Considerada uma fonte renovável e inesgotável de energia, empregam-se turbinas eólicas ou aerogeradores para que energia do vento seja transferida para a hélice, e esta, ao girar o eixo de um dínamo, produza energia elétrica.
Eduardo Maia/DN/14.2.06. Acesso em 11/7/06 http://diariodenatal.dnonline.com.br Nesse caso, é correto afirmar que
A)o vento transfere quantidade de movimento linear para a hélice e, nesse processo, o momento de inércia do vento é transformado em energia cinética de rotação da hélice.
B)o vento transfere quantidade de movimento linear para a hélice e, nesse processo, energia cinética de translação do vento é transformada em energia cinética de rotação da hélice.
C)o vento transfere momento de inércia para a hélice e, nesse processo, energia cinética de translação do vento é transformada em energia cinética de rotação da hélice.
D)o vento transfere momento de inércia para a hélice e, nesse processo, o momento de inércia do vento é transformado em energia cinética de rotação da hélice.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
B
Resolução comentada
Ao interagir com as pás, o ar muda sua quantidade de movimento e exerce força sobre elas.
Parte da energia cinética de translação do vento é transferida à rotação das pás.
O movimento de rotação pode então acionar o gerador elétrico.
Alternativa correta: B.
Q23
Termologia — Calorimetria — Resfriamento do café por evaporação
Um cliente assíduo de uma cafeteria só gosta de tomar café frio. Por isso, sempre que lhe servem uma xícara de café quente, para apressar o processo de resfriamento, ele sopra a superfície do líquido até diminuir a temperatura. Baseado no modelo cinético molecular, ele consegue esfriar o café porque, ao soprá-lo,
A)diminui o calor específico do líquido.
B)aumenta o processo de condensação do líquido.
C)diminui o calor latente do líquido.
D)aumenta o processo de evaporação do líquido.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
D
Resolução comentada
O sopro renova o ar sobre a superfície e favorece a evaporação.
As moléculas que escapam retiram energia do líquido.
O café esfria porque a evaporação é intensificada.
Alternativa correta: D.
Q24
Física Moderna — Relatividade — Invariância da velocidade da luz
Raios cósmicos são partículas que bombardeiam continuamente a Terra. Eles são compostos, principalmente, de partículas alfa, prótons e neutrinos. Um neutrino vindo do espaço se desloca em relação à Terra com velocidade da luz, igual a c. Para um foguete que se desloca com velocidade v em relação à Terra, em direção ao neutrino, esta partícula terá velocidade igual a:
A)v-c
B)v+c
C)c
D)v
Gabarito da COMPERVE/UFRN
C
Resolução comentada
O enunciado adota a idealização de que o neutrino se propaga à velocidade c.
Pelo postulado usado na questão, uma propagação à velocidade c continua sendo medida com esse valor por qualquer observador inercial.
Portanto, o movimento do foguete não autoriza somar v a c nem subtrair v de c pela regra galileana. A velocidade pedida permanece c.
A resposta resulta diretamente desse postulado; não é necessário calcular a composição relativística de velocidades.
Alternativa correta: C.
Q25
Eletricidade — Eletrostática — Campo entre placas e desvio do elétron
O tubo de imagem, também denominado cinescópio, é um elemento essencial no aparelho de TV tradicional. Ele possui um emissor de elétrons, que são acelerados por campos elétricos em direção à parte interna da tela. Esta, ao ser atingida, emite luz. Cada figura abaixo representa um modelo simplificado de cinescópio. Nesses modelos, é mostrada a trajetória de um elétron que passa entre as placas de um capacitor carregado com carga Q, entre as quais existe um campo elétrico $\vec E$, e atinge a tela da TV. A opção de resposta que representa corretamente a direção do campo elétrico, $\vec E$, entre as placas do capacitor e a trajetória do elétron é:
A)
B)
C)
D)
Gabarito da COMPERVE/UFRN
C
Resolução comentada
Entre placas, o campo aponta de +Q para −Q.
Para o elétron:
$$\vec F=-e\vec E$$
A trajetória deve curvar-se no sentido oposto ao campo.
O desenho consistente apresenta a placa superior positiva, campo para baixo e desvio do elétron para cima.
Alternativa correta: C.
Q26
Ondulatória — Acústica — Diâmetro arterial por tempo de eco
Informações diagnósticas sobre a estrutura do corpo humano podem ser obtidas pela ultra-sonografia. Nessa técnica, um pulso de ultra-som é emitido por um transdutor através do corpo e é medido o intervalo de tempo entre o instante da emissão desse pulso e o da recepção dos pulsos refletidos pelas interfaces dos órgãos internos. A figura ao lado representa um exame de ultra-sonografia, no qual o transdutor colocado na altura do pescoço de um paciente, cujo diâmetro da artéria carótida se deseja medir, emite pulsos com velocidade de 1,5 x 105cm/s. Mostram-se, também, os tempos em que os pulsos refletidos pela pele do paciente e pelas paredes anterior e posterior da sua carótida foram detectados.
É correto afirmar que o diâmetro da carótida do paciente, na altura do pescoço, mede:
A)0,15 cm
B)1,5 cm
C)0,25 cm
D)2,25 cm
Gabarito da COMPERVE/UFRN
B
Resolução comentada
A parede anterior e a posterior da carótida produzem ecos em 15 μs e 35 μs. O eco da pele, em 5 μs, não determina o diâmetro.
$$\Delta t=35-15$$
$$\Delta t=20\ \mu\mathrm s$$
$$\Delta t=20\times10^{-6}\ \mathrm s$$
O caminho adicional até a parede posterior atravessa duas vezes o diâmetro.
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Lei de Lenz em ímã oscilante
Numa aula prática, um professor montou um experimento para demonstrar as leis de Faraday e de Lenz. O experimento consistia em fazer oscilar verticalmente um ímã preso a uma mola nas proximidades de uma bobina. O campo magnético do ímã tem a forma apresentada na figura ao lado.
Considerando-se que as setas verticais das figuras abaixo representam o sentido do movimento do ímã, a opção de resposta cuja figura representa corretamente o sentido da corrente induzida pelo ímã na bobina é:
A)
B)
C)
D)
Gabarito da COMPERVE/UFRN
A
Resolução comentada
Na configuração consistente, o polo sul próximo da bobina se afasta quando o ímã sobe.
O fluxo para cima diminui. A bobina cria campo para cima, procurando manter o fluxo.
Vista de cima, a corrente deve ser anti-horária. No trecho frontal da espira, ela aponta para a direita, como no desenho correspondente.
As demais configurações combinam polo, movimento e corrente de modo incompatível com essa oposição à mudança.
Alternativa correta: A.
Q28
Termologia — Termodinâmica — Rendimento de Carnot e zero absoluto
As máquinas térmicas transformam a energia interna de um combustível em energia mecânica. De acordo com a 2a Lei da Termodinâmica, não é possível construir uma máquina térmica que transforme toda a energia interna do combustível em trabalho, isto é, uma máquina de rendimento igual a 1 ou equivalente a 100%. O cientista francês Sadi Carnot (1796-1832) provou que o rendimento máximo obtido por uma máquina térmica operando entre as temperaturas T1 (fonte quente) e T2 (fonte fria) é dado por
$\eta=1-T_2/T_1$
Com base nessas informações, é correto afirmar que o rendimento da máquina térmica não pode ser igual a 1 porque, para isso, ela deveria operar
A)entre duas fontes à mesma temperatura, T1=T2, no zero absoluto.
B)entre uma fonte quente a uma temperatura, T1, e uma fonte fria à temperatura T2 = 0o C.
C)entre duas fontes à mesma temperatura, T1=T2, diferente do zero absoluto.
D)entre uma fonte quente a uma temperatura, T1, e uma fonte fria à temperatura T2 = 0 K.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
D
Resolução comentada
Pela expressão dada:
$$\eta=1-\frac{T_2}{T_1}$$
Para η = 1 seria necessário:
$$T_2=0\ \mathrm K$$
O zero absoluto não é uma temperatura operacional alcançável para a fonte fria. Assim, uma máquina cíclica não converte integralmente o calor recebido em trabalho.
Alternativa correta: D.
Q29
Ondulatória — Acústica — Efeito Doppler em trajetória circular
Um maestro divertia-se com o seu filho no carrossel de um parque de diversões enquanto o alto-falante do parque tocava uma música. Tendo o ouvido muito sensível a variações de freqüências, o maestro percebeu que, enquanto o carrossel girava, os sons emitidos pelo alto-falante se tornavam mais graves ou mais agudos, dependendo da posição do carrossel. A figura a seguir representa o alto-falante do parque e o carrossel girando nas suas proximidades. Nela, são indicados os pontos I, II, III e IV; em dois desses pontos, o maestro percebeu mudanças na freqüência do som emitido.
O maestro percebeu que o som era mais grave e mais agudo, respectivamente, nos pontos
A)II e IV.
B)II e III.
C)I e IV.
D)I e III.
Gabarito da COMPERVE/UFRN
A
Resolução comentada
O carrossel gira no sentido horário indicado.
Em II, o observador se move para a direita, afastando-se da fonte à esquerda: frequência menor, som mais grave.
Em IV, move-se para a esquerda, aproximando-se da fonte: frequência maior, som mais agudo.
Em I e III, a velocidade tangencial é perpendicular à direção da fonte na geometria do desenho.
Alternativa correta: A.
Q30
Física Moderna — Física Nuclear — Datação com três meias-vidas de carbono-14
O exemplo mais familiar de aplicação da radioatividade consiste na datação de amostras arqueológicas e geológicas pelo método de datação com146C (carbono 14). Por exemplo, quando uma planta morre, ela deixa de absorver carbono, e o146C sofre decaimento radioativo, transformando-se em147 N (nitrogênio 14). Dessa forma, medindo-se o teor de146C restante, pode-se determinar em que ano a planta morreu.
Ao se analisar o fóssil de uma planta, observou-se que o número N de átomos radioativos de ¹⁴C, nele presente, era de 1/8 do número N₀ de átomos radioativos presente antes da sua morte.
O gráfico ao lado representa a relação N/N₀ de ¹⁴C em função do tempo t, em que t = 0 corresponde ao instante no qual a planta morreu.
Com base nessas informações, é correto afirmar que a planta morreu há
