Feevale Inverno 2015: Física com Gabarito e Resolução

Q31

Mecânica — Cinemática — Tempo de viagem

Maria sai de casa e entra em um ônibus para ir ao trabalho. O trajeto é de 10 km, e a velocidade média do ônibus é de $30\ \mathrm{km/h}$. Quanto tempo Maria fica dentro do ônibus?

A)160 minutos

B)150 minutos

C)30 minutos

D)20 minutos

E)15 minutos

Resolução comentada

O valor médio informado relaciona o percurso total ao tempo total da viagem.

$$\bar v=\frac d{\Delta t}$$

$$\Delta t=\frac d{\bar v}$$

$$\Delta t=\frac{10}{30}=\frac13\ \mathrm h$$

Convertendo para minutos:

$$\Delta t=\frac13\cdot60=20\ \mathrm{min}$$

A prova usa velocidade média no sentido de rapidez média ao fornecer o comprimento do trajeto. Não é necessário supor que o ônibus manteve a mesma rapidez a viagem inteira.

Alternativa D.

Q32

Termologia — Calorimetria — Potência e tempo de aquecimento

Quando Maria volta para casa e começa a preparar o jantar, já é noite. Ela coloca 1 kg de água a 20 °C na panela e acende a chama. Considere o calor específico da água de $4000\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,{}^\circ C^{-1}}$. Sabe-se que a cada segundo a chama fornece, para a água, 1000 J. Determine o tempo para que a água atinja a temperatura de 100 °C.

A)4 s

B)10 s

C)100 s

D)320 s

E)400 s

Resolução comentada

A diferença entre as temperaturas final e inicial é:

$$\Delta T=100-20=80\ ^\circ\mathrm C$$

O calor necessário para aquecer a água é:

$$Q=mc\Delta T$$

$$Q=1\cdot4000\cdot80$$

$$Q=320000\ \mathrm J$$

A cada segundo são fornecidos à água 1000 J, portanto:

$$P=1000\ \mathrm{J/s}$$

$$t=\frac QP$$

$$t=\frac{320000}{1000}=320\ \mathrm s$$

O estado final solicitado é água a 100 °C. Não se adiciona calor para vaporizá-la nem energia para a panela, pois a taxa foi dada como energia recebida pela própria água.

Alternativa D.

Q33

Ondulatória — Acústica — Amplitude e intensidade sonora

Maria foi até a janela chamar José, seu marido, para jantar. Ele estava longe, e ela teve que gritar. A grandeza física que aumentou no momento em que Maria gritou e permitiu que José escutasse foi

A)a amplitude.

B)a frequência.

C)o timbre.

D)o comprimento de onda.

E)a velocidade.

Resolução comentada

Ao gritar, Maria emite uma onda sonora de maior amplitude, aumentando as variações de pressão do ar associadas à sua voz.

Nas mesmas condições de meio e frequência, a intensidade sonora é proporcional ao quadrado da amplitude.

$$I\propto A^2$$

Assim, uma emissão mais intensa pode continuar audível mesmo após o espalhamento e a atenuação até José.

A frequência está relacionada à altura do som, grave ou agudo, e não é a grandeza que precisa aumentar para tornar a voz mais forte. O timbre está ligado à composição espectral; a velocidade de propagação não aumenta simplesmente porque a pessoa grita.

Alternativa A.

Q34

Eletricidade — Energia elétrica — Chuveiro e duração de uso

Maria, antes de dormir, pretende tomar banho. Em sua casa, há um chuveiro elétrico de potência 7 kW. Marque a alternativa que apresenta o trabalho elétrico realizado pelo chuveiro que ficou ligado por 6 minutos.

A)0,007 kWh

B)0,07 kWh

C)0,7 kWh

D)13 kWh

E)42 kWh

Resolução comentada

O tempo de funcionamento em horas é:

$$t=\frac6{60}=0{,}1\ \mathrm h$$

Com a potência constante informada, a energia elétrica consumida é:

$$E=Pt$$

$$E=7\cdot0{,}1$$

$$E=0{,}7\ \mathrm{kWh}$$

Em joules, o mesmo resultado pode ser conferido usando watts e segundos:

$$E=7000\cdot360=2520000\ \mathrm J$$

A expressão trabalho elétrico da questão se refere à energia transferida eletricamente ao chuveiro durante seu funcionamento.

Alternativa C.

Q35

Física moderna — Física nuclear — Isótopos do urânio

A cientista Marie Curie foi a primeira mulher a obter o grau de doutora na Universidade de Sorbonne (França), em 1903, onde trabalhou com elementos radioativos. Sabe-se que o número atômico do Urânio é 92 e que dois de seus isótopos são $^{235}\mathrm U$ e $^{238}\mathrm U$.

Assinale a alternativa correta em relação a esses isótopos.

A)Os dois isótopos têm a mesma quantidade de prótons.

B)Os dois isótopos têm a mesma quantidade de nêutrons.

C)Os dois isótopos têm o mesmo número de partículas no núcleo.

D)O número de massa dos dois isótopos é igual.

E)O $^{238}\mathrm U$ não decai.

Resolução comentada

Isótopos são núcleos do mesmo elemento, com o mesmo número atômico e diferentes números de massa. Ambos os isótopos do urânio têm:

$$Z=92\ \text{prótons}$$

A quantidade de nêutrons é dada por:

$$N=A-Z$$

Para o urânio-235:

$$N_{235}=235-92=143$$

Para o urânio-238:

$$N_{238}=238-92=146$$

Os números de massa e as quantidades de nêutrons diferem. O urânio-238 é radioativo, portanto não é correto afirmar que não decai. A característica comum pedida é a mesma quantidade de prótons.

Alternativa A.