Prova FURG 2006 — Física com Gabarito e Resolução

Q16

Mecânica — Movimento retilíneo uniforme

Um atleta encontra-se na posição 80 metros de um sistema de referência, quando um cronômetro é zerado. A partir desse instante o atleta desenvolve uma velocidade constante de 4 m/s. O atleta se desloca no sentido positivo do sistema de referência durante toda a prova. Ao final de 2 minutos de prova o atleta estará junto à posição ___________, e atingirá a posição 500 m ao final de __________. Assinale a alternativa em que as palavras apresentadas preenchem adequadamente as respectivas colunas

A)160 m – 6 min e 15 s.

B)480 m – 2 min e 5 s.

C)480 m – 2 min e 25 s.

D)560 m – 1 min e 45 s.

E)560 m – 2 min e 40 s.

Resolução comentada

O cronômetro começa quando o atleta já está na posição 80 m. Como ele avança a \(4\,\mathrm{m/s}\), \(x=80+4t\), em unidades do SI. Após \(120\,\mathrm s\), \(x=560\,\mathrm m\). Para atingir 500 m, \(t=(500-80)/4=105\,\mathrm s\), ou 1 min e 45 s.

Alternativa D.

Q17

Mecânica — Encontro entre carro e ônibus

No mesmo instante em que um carro, parado em uma sinaleira, parte do repouso com aceleração de 2,5 m/s², passa por ele um ônibus à velocidade constante de 54 km/h. A distância percorrida pelo carro até alcançar o ônibus e a velocidade nesse instante são, respectivamente:

A)180 m e 30 m/s.

B)45 m e 15 m/s.

C)120 m e 20 m/s.

D)30 m e 40 m/s.

E)215 m e 25 m/s.

Resolução comentada

O ônibus tem velocidade \(54/3{,}6=15\,\mathrm{m/s}\). A partir da sinaleira, suas posições são \(x_o=15t\) e \(x_c=2{,}5t^2/2\). Igualando e escolhendo o encontro após a partida, \(t=12\,\mathrm s\). A posição é \(15\cdot12=180\,\mathrm m\), e a velocidade do carro é \(2{,}5\cdot12=30\,\mathrm{m/s}\).

Alternativa A.

Q18

Mecânica — Velocidades no carrossel

Uma criança com massa M (quilogramas) está sentada junto à borda de um carrossel que tem um diâmetro D (metros). Um observador, situado em um sistema de referência inercial, percebe que o carrossel demora T (segundos) para dar uma volta completa. A partir das informações, considere as seguintes afirmações:

I) Se a criança estivesse sentada em uma posição que corresponde à metade do raio do carrossel, o módulo da sua velocidade angular não seria o mesmo.

II) Se a criança estivesse sentada em uma posição que corresponde à metade do raio do carrossel, o módulo da sua velocidade linear não seria o mesmo.

III) A força centrípeta exercida sobre a criança independe do tempo que o carrossel demora para completar uma volta.

IV) A resultante das forças exercidas sobre a criança aponta, tangencialmente, no sentido do movimento.

Quais afirmativas estão corretas sob o ponto de vista do observador inercial?

A)Apenas I.

B)Apenas II.

C)II e IV.

D)I, II e III.

E)I, II, III e IV.

Resolução comentada

Todos os pontos do carrossel completam uma volta no mesmo período \(T\), então \(\omega=2\pi/T\) é a mesma em qualquer raio. Como \(v=\omega r\), a velocidade linear cai à metade quando o raio cai à metade. A resultante centrípeta vale \(M\omega^2r\), depende de \(T\) e aponta para o centro. Apenas II é correta.

Alternativa B.

Q19

Mecânica — Variação vetorial do momento

Um jogador A lança uma bola de tênis a 25 m/s no sentido do jogador B. O jogador B rebate a bola no sentido oposto a 30 m/s. Qual é a variação de quantidade de movimento da bola, em módulo, em kg.m/s, se a massa da mesma é de 250 gramas?

A)1,25.

B)2,50.

C)1250.

D)137,5.

E)13,75.

Resolução comentada

Escolhendo como positivo o sentido inicial, \(v_i=25\,\mathrm{m/s}\) e \(v_f=-30\,\mathrm{m/s}\). Com \(m=0{,}250\,\mathrm{kg}\), \(\Delta p=m(v_f-v_i)=0{,}250(-30-25)=-13{,}75\,\mathrm{kg\,m/s}\). O módulo é \(13{,}75\,\mathrm{kg\,m/s}\).

Alternativa E.

Q20

Mecânica — Energia na queda

Uma caixa de 2 kg é solta de forma acidental do alto de uma residência que tem 2 m de altura. Considere a aceleração da gravidade de 10 m/s², a energia potencial igual a zero no nível do solo e as seguintes afirmativas:

I) Antes do início da queda da caixa a sua energia cinética era nula.

II) A energia potencial da caixa a 1 m de altura do solo é 20 J.

III) A velocidade da caixa a 1,5 m de altura é \(\sqrt{30}\) m/s.

São verdadeiras as afirmativas:

A)Apenas I.

B)Apenas II.

C)I e II.

D)I e III.

E)I, II e III.

Resolução comentada

A caixa parte do repouso, então I é verdadeira. A 1 m do solo, \(U=mgh=(2)(10)(1)=20\,\mathrm J\), confirmando II. A 1,5 m de altura, ela caiu apenas 0,5 m. Então \(v^2=2g(0{,}5)=10\,\mathrm{m^2/s^2}\) e \(v=\sqrt{10}\,\mathrm{m/s}\), tornando III falsa.

Alternativa C.

Q21

Mecânica — Equilíbrio de forças na grua

Uma caixa de 250 N é mantida em repouso, sustentada pelos cabos C1 e C2 de uma grua. Quais são as tensões T1 e T2 nos cabos para que haja equilíbrio da caixa, sendo o ângulo α igual a 45°?

Grua sustenta a caixa de 250 N com dois cabos simétricos inclinados a 45 graus da horizontal.

A)\(T_1=T_2=\sqrt{250}\,\mathrm N\).

B)\(T_1=T_2=125\,\mathrm N\).

C)\(T_1=T_2=250\,\mathrm N\).

D)\(T_1=T_2=250/\sqrt2\,\mathrm N\).

E)\(T_1=T_2=250/\sqrt3\,\mathrm N\).

Resolução comentada

Os cabos fazem ângulos iguais com a horizontal. Para cancelar as componentes horizontais, as trações têm o mesmo módulo \(T\). As duas componentes verticais sustentam o peso, logo \(2T\sin45^\circ=250\,\mathrm N\). Assim, \(T=250/\sqrt2\,\mathrm N\) em cada cabo.

Alternativa D.

Q22

Termologia — Compressão rápida no diagrama p–V

Uma bomba de encher pneus de bicicleta é acionada rapidamente, tendo a extremidade de saída do ar vedada. Conseqüentemente, o ar é comprimido. Nessas condições, assinale qual das alternativas abaixo expressa corretamente o gráfico da variação da pressão com o volume desse gás.

Curva com pressão crescente e volume decrescente.

Compressão a pressão constante seguida de aumento de pressão a volume constante.

Trajeto curvo com mudança de sentido na variação do volume.

Resolução comentada

A saída vedada mantém a quantidade de ar fixa. Como a compressão é rápida, há pouco tempo para troca de calor, e o trabalho sobre o gás tende a elevar sua temperatura. Com volume menor e temperatura maior, a pressão aumenta. O gráfico C mostra esse percurso em direção a volumes menores e pressões maiores.

Alternativa C.

Q23

Termologia — Vaporização no refrigerador

O funcionamento dos refrigeradores se baseia no seguinte fato:

A)A densidade do gelo é menor do que a da água líquida.

B)A compressão de vapor liberta calor.

C)Ar quente é mais rarefeito que o ar frio sob a mesma pressão.

D)O calor de fusão do gelo é 80 cal/g.

E)A vaporização exige calor.

Resolução comentada

No evaporador, o fluido refrigerante passa de líquido para vapor e absorve calor do compartimento frio. O calor retirado ali é liberado para o ambiente na condensação. A absorção de calor durante a vaporização é o princípio pedido.

Alternativa E.

Q24

Ondulatória — Amortecimento do som

Ondas acústicas podem sofrer amortecimento à medida que se propagam em um certo meio. Por exemplo, quanto mais distante a fonte sonora, mais difícil torna-se para ouvir o som emitido. O amortecimento de uma onda é caracterizado por uma variação

A)na freqüência da onda.

B)na amplitude da onda.

C)na velocidade de propagação da onda.

D)no comprimento da onda.

E)na temperatura do ar.

Resolução comentada

Ao perder energia durante a propagação, a onda sonora produz oscilações cada vez menores no meio. Isso corresponde a uma diminuição da amplitude. A frequência continua determinada pela fonte num meio estacionário.

Alternativa B.

Q25

Óptica — Ampliação na projeção

A distância focal de uma lente convergente de um projetor de slides é de 5 cm. A imagem deve ser projetada numa tela a uma distância de 5 metros da lente. Se a figura no slide mede 2 cm, o tamanho da figura na tela será

A)50 cm.

B)100 m.

C)150 cm.

D)198 cm.

E)200 cm.

Resolução comentada

A imagem real está a \(p'=500\,\mathrm{cm}\). Pela equação da lente, \(1/p=1/5-1/500=99/500\,\mathrm{cm^{-1}}\), então \(p=500/99\,\mathrm{cm}\). O módulo da ampliação é \(p'/p=99\). A figura de 2 cm passa a medir \(198\,\mathrm{cm}\) na tela.

Alternativa D.

Q26

Óptica — Foco no olho míope

A imagem que um olho míope forma de um objeto próximo está

A)entre a retina e o cristalino.

B)na retina.

C)atrás da retina.

D)no ponto cego.

E)na frente do cristalino.

Resolução comentada

O olho míope sem correção focaliza à frente da retina quando o objeto está além do seu ponto remoto. Nesse caso, a imagem se forma entre o cristalino e a retina, como indica o gabarito. A expressão objeto próximo é imprecisa. Um objeto dentro da faixa de visão nítida do olho pode ser focalizado na retina por acomodação.

Alternativa A.

Q27

Eletricidade — Lei de Coulomb

Dois pequenos objetos fixos, cada um com uma carga +Q e separados por uma distância D, exercem um sobre o outro uma força de magnitude F. Substituímos um dos objetos por outro cuja carga é +4Q, mantendo a mesma distância de separação. A magnitude da força no objeto cuja carga é +Q vale agora

A)16F.

B)4F.

C)F.

D)F/4.

E)F/16.

Resolução comentada

Inicialmente, \(F=kQ^2/D^2\). A distância e uma das cargas permanecem iguais, enquanto a outra carga passa a \(4Q\). Então \(F'=kQ(4Q)/D^2=4F\).

Alternativa B.

Q28

Eletricidade — Tensão e brilho da lâmpada

As lâmpadas de uma casa, ligadas a uma tensão de 110 V, queimam com muita freqüência. A dona da casa pensa em adquirir lâmpadas de 130 V ao invés de 110 V como é habitual, porque acredita que estas terão maior durabilidade. Esse procedimento será

A)válido, porém as lâmpadas terão luminosidade reduzida.

B)impossível, pois as lâmpadas queimarão imediatamente.

C)perigoso, pois sobrecarregará a rede elétrica.

D)inútil, pois as lâmpadas não vão acender.

E)vantajoso, pois as lâmpadas terão maior luminosidade.

Resolução comentada

Uma lâmpada incandescente de 130 V ligada a 110 V opera abaixo da tensão nominal. Seu filamento recebe menos potência do que na condição nominal, trabalha mais frio e emite menos luz. A menor temperatura do filamento tende a prolongar sua vida útil.

Alternativa A.

Q29

Eletromagnetismo — Tensão induzida entre bobinas

Uma fonte de potência variável é conectada a uma bobina e um amperímetro conforme a figura abaixo. Uma outra bobina é ligada a um voltímetro.

Uma bobina ligada à fonte e ao amperímetro, junto a uma segunda bobina ligada ao voltímetro.

A leitura do amperímetro em função do tempo é mostrada no gráfico.

A corrente sobe linearmente, fica constante, desce linearmente e fica constante em um valor positivo.

Qual dos seguintes gráficos mostra a leitura correta do voltímetro em função do tempo?

Tensão sobe em rampa, fica constante, cai em rampa e fica positiva.

Tensão positiva cai até zero e depois sobe a um patamar positivo.

Pulso positivo, patamar nulo, pulso negativo e patamar nulo.

Tensão cai em rampa, fica em um patamar negativo, sobe em rampa e fica em outro patamar negativo.

Dois pulsos positivos separados por um patamar nulo.

Resolução comentada

Com as bobinas fixas, o fluxo na segunda é proporcional à corrente na primeira. Pela lei de Faraday, a tensão depende da inclinação do gráfico da corrente. Ela é constante durante a subida linear, zero no patamar, constante com sinal oposto durante a descida linear e zero no patamar final. Na polaridade adotada pelo gráfico C, o primeiro pulso é positivo.

Alternativa C.

Q30

Física moderna — Fissão nuclear

Num reator nuclear, núcleos de ²³⁵U capturam nêutrons e então sofrem um processo de fragmentação em núcleos mais leves, liberam energia e emitem nêutrons. Esse processo é conhecido como

A)fusão.

B)aniquilação.

C)espalhamento.

D)reação termonuclear.

E)fissão.

Resolução comentada

O núcleo de urânio-235 absorve um nêutron e pode se dividir em núcleos mais leves. Essa divisão libera energia e novos nêutrons, que podem induzir outras fissões. O processo descrito é a fissão.

Alternativa E.

FURG · 2006 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova