UFRR 2023 · Integral · E3 — Questões de Física com Gabarito e Resolução

Q28

Mecânica — Cinemática — Rapidez pela inclinação do gráfico posição–tempo

O gráfico abaixo representa o movimento de uma partícula, onde S é a posição e t o tempo. Sobre esse movimento é CORRETO afirmar que:

Posição por tempo em parábola côncava para cima com mínimo em t1.

A)De t=0 até t=t₁o movimento da partícula é acelerado.

B)De t=0 até t=t₁a aceleração é negativa.

C)De t=0 até t=t₁o movimento da partícula é retardado.

D)A trajetória da partícula é curvilínea.

E)Em t=t₁a aceleração é zero.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

De 0 até t1, a inclinação de S(t) é negativa e se aproxima de zero.

Logo, a velocidade é negativa e sua rapidez diminui: o movimento é retardado.

A concavidade voltada para cima indica aceleração positiva.

Em t1, a velocidade é zero, mas isso não implica aceleração zero.

Alternativa correta: C.

Q29

Mecânica — Cinemática — Alcance horizontal de lançamento oblíquo

Uma bola de tênis é lançada para cima, em uma direção que faz um ângulo θ com a direção horizontal. Sabendo que o módulo da velocidade inicial da bola é V₀, que a aceleração da gravidade é g, que a resistência do ar deve ser desconsiderada e que 2 senθ cosθ = sen 2θ, a distância horizontal máxima x_m alcançada pela bola será dada por:

A)$x_m=V_0\cos\theta-g\sin2\theta$

B)$x_m=\frac{2V_0^2\cos\theta}{g}-\sin2\theta$

C)$x_m=\frac{2V_0\sin2\theta\cos\theta}{g}$

D)$x_m=\frac{V_0^2}{g}+\sin2\theta\cos\theta$

E)$x_m=\frac{V_0^2\sin2\theta}{g}$

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Para chegada à mesma altura da partida:

$$t=\frac{2V_0\sin\theta}{g}$$

$$x_m=V_0\cos\theta\,t$$

$$x_m=\frac{2V_0^2\sin\theta\cos\theta}{g}$$

$$x_m=\frac{V_0^2\sin2\theta}{g}$$

Alternativa correta: E.

Q30

Mecânica — Hidrostática — Carga máxima com dois terços do tronco submersos

Um náufrago, perdido no mar e cansado de nadar, avista um tronco de árvore boiando e sobe nele para se salvar. Sabendo que, para que o homem consiga se manter totalmente sobre a superfície, é necessário que um terço do tronco continue acima da superfície, a massa do homem deve ser proporcional a: Dados: ρ_a é a densidade da água do mar; ρ_t = é a densidade do tronco)

A)$\left(\frac{\rho_a}{\rho_t}-\frac23\right)$ da massa do tronco.

B)$\left(2\rho_a-\frac1{3\rho_t}\right)$ da massa do tronco.

C)$(2\rho_a3\rho_t-1)$ da massa do tronco.

D)$\left(\frac23\rho_a-\rho_t\right)$ da massa do tronco.

E)$\left(\frac{2\rho_a}{3\rho_t}-1\right)$ da massa do tronco.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Se V é o volume do tronco e mt sua massa:

$$\rho_a g\frac{2V}{3}=(m_h+m_t)g$$

$$m_t=\rho_t V$$

$$m_h=\frac23\rho_a V-\rho_t V$$

$$m_h=\left(\frac{2\rho_a}{3\rho_t}-1\right)m_t$$

A condição requer densidade do tronco suficientemente pequena para que essa massa adicional seja positiva.

Alternativa correta: E.

Q31

Termologia — Termometria — Interpolação de escala termométrica

Um estudante de Física resolveu criar sua própria escala termométrica e seu próprio termômetro. Para isso, utilizou um tubo de vidro contendo mercúrio. Ele tomou como pontos fixos o gelo fundente e a água em ebulição. Ao colocar o tubo em contato com o gelo fundente, e após esperar que fosse atingido o equilíbrio térmico, percebeu que a coluna de mercúrio atingia uma altura de 2 cm. Ele atribuiu o valor de 30⁰ a essa temperatura. Repetindo o procedimento para a água em ebulição, viu que a coluna de mercúrio atingia uma altitude de 11 cm. Para a temperatura da água em ebulição atribuiu o valor de 120⁰. Sabendo que a relação entre a altura da coluna de mercúrio e a temperatura é uma função linear, qual temperatura corresponde a uma altura de 7 cm da coluna de mercúrio, na escala do estudante?

A)80 graus

B)95graus

C)85graus

D)90graus

E)75graus

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

$$\frac{T-30}{120-30}=\frac{7-2}{11-2}$$

$$T-30=90\frac59$$

$$T=80\ \text{graus}$$

Alternativa correta: A.

Q32

Óptica — Refração — Ângulo limite e raio tangente à interface

Um raio de luz monocromática, proveniente de um meio de índice de refração absoluto n₂ = 2, incide em um meio de índice de refração absoluto n₁=√3. Quando o raio incidente atinge o valor máximo do ângulo de incidência, o ângulo formado entre o raio refratado e uma reta tangente à superfície de separação entre os meios será de:

A)30⁰

B)60⁰

C)45⁰

D)90⁰

E)75⁰

Gabarito oficial da UFRR

Anulada

Resolução comentada

$$\sin\theta_L=\frac{\sqrt3}{2}$$

$$\theta_L=60^\circ$$

No limite, o raio refratado é tangente à superfície.

Seu ângulo com a normal é 90°, e com a tangente é 0°. Esse último é o solicitado, mas não aparece nas opções.

O gabarito registra anulação.

Q33

Ondulatória — Acústica — Sinal do deslocamento Doppler

Leia as assertivas abaixo e assinale a INCORRETA.

A)O Efeito Doppler é um fenômeno sonoro que se caracteriza pelo aumento da frequência da onda percebida pelo observador, quando a fonte se afasta dele com uma velocidade v.

B)A velocidade de uma onda em uma corda esticada depende da massa da corda.

C)Numa transformação gasosa isotérmica, em um gás ideal, o trabalho e o calor trocados com o meio externo são iguais.

D)A máquina ideal de Carnot, operando entre duas temperaturas, terá o mesmo rendimento independentemente do fluido operante.

E)Nos espelhos planos, a imagem é sempre simétrica do objeto em relação ao espelho.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Quando a fonte sonora se afasta de um observador em repouso no meio:

$$f_{obs}=f\frac{v}{v+v_f}$$

$$f_{obs}<f$$

Portanto, é incorreta a afirmação de que a frequência aumenta no afastamento.

As demais expressões são lidas nos modelos usuais: mesma corda sob tensão fixa, gás ideal isotérmico, máquina reversível de Carnot e espelho plano.

Alternativa correta: A.

Q34

Eletromagnetismo — Força Magnética — Sinal e módulo de cargas pela curvatura

Considere duas partículas eletricamente carregadas 1 e 2, de massas idênticas, entrando em uma região de campo magnético uniforme, com a mesma velocidade. Devido à interação entre o campo magnético e as partículas, elas descrevem uma trajetória circular nesta região. As trajetórias das partículas são distintas, conforme a figura, a seguir.

Assinale a alternativa que representa a CORRETA relação entre cargas destas partículas.

Campo magnético saindo do plano, trajetórias 1 à direita com menor raio e 2 à esquerda com maior raio.

A)| q₁ | > | q₂ |, sendo q₁ negativa e q₂ positiva;

B)| q₁ | < | q₂ |, sendo q₁ positiva e q₂ negativa;

C)| q₁ | > | q₂ |, sendo q₁ positiva e q₂ negativa;

D)| q₁ | < | q₂ |, sendo q₁ negativa e q₂ positiva;

E)| q₁ | = | q₂ |, sendo q₁ negativa e q₂ positiva;

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

O campo sai do plano e as partículas entram com velocidade para cima.

A regra da mão direita dá desvio para a direita para a carga positiva; assim, q1 é positiva e q2 negativa.

$$r=\frac{mv}{|q|B}$$

Como r1 é menor que r2:

$$|q_1|>|q_2|$$

Alternativa correta: C.

Q35

Eletricidade — Eletrodinâmica — Combinação de aparelhos sob disjuntor

Uma família planeja utilizar seus eletrodomésticos na cozinha de sua casa conectados a um circuito de 120 V, com um disjuntor de 15 A. Eles possuem: uma cafeteira de 850 W, uma air fryer de 900 W, um forno de micro-ondas de 1200 W e um forno elétrico de 1900 W.

Quais desses aparelhos podem ser operados simultaneamente sem desarmar o disjuntor?

A)Cafeteira, micro-ondas e air fryer;

B)Micro-ondas e air fryer;

C)Cafeteira e micro-ondas;

D)Cafeteira e air fryer;

E)Forno elétrico e cafeteira;

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

$$P_{max}=UI$$

$$P_{max}=120\times15=1800\ \mathrm W$$

$$P_{cafeteira+air\ fryer}=850+900$$

$$P_{cafeteira+air\ fryer}=1750\ \mathrm W$$

As outras combinações propostas excedem 1800 W. A comparação usa potências nominais e não modela picos transitórios.

Alternativa correta: D.

Q36

Eletricidade — Eletrostática — Carga e energia entre os mesmos potenciais

Uma carga negativa se move através de um campo elétrico de tal forma que sua velocidade diminui, perdendo 100J de energia cinética. A mudança no potencial elétrico experimentada pela carga é de -10 volts. Considere que uma carga positiva, com dobro da magnitude da primeira carga, se deslocou entre os mesmos dois pontos do campo elétrico. Em relação à carga positiva, qual das alternativas abaixo mostra, CORRETA e respectivamente, os módulos da carga, da variação do potencial elétrico e da variação da energia.

A)10 C, 10 V e 200 J

B)20 C, 10 V; 200 J

C)20 C, 5 V, 100 J

D)10 C, 5 V, 50 J

E)20 C, 20 V, 400 J

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Considerando apenas o trabalho elétrico:

$$\Delta K=-q\Delta V$$

$$-100=-q(-10)$$

$$q=-10\ \mathrm C$$

A segunda carga tem módulo 20 C e atravessa a mesma diferença de potencial, de módulo 10 V.

$$|\Delta U|=|q'\Delta V|$$

$$|\Delta U|=200\ \mathrm J$$

Alternativa correta: B.