Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

FURG · 2008 de Inverno — Questões de Física comentadas — Método TEF

Física (Q16–30) — prova transcrita, ilustrada e resolvida pelo Método TEF.

Q16
Mecânica — Componentes do lançamento

Um lançamento de projétil é a composição de dois movimentos: um, analisado horizontalmente, e o outro, verticalmente. Analise os gráficos abaixo:

Gráficos I, II e III. I sobe em linha reta, II tem forma de V e III sobe até um máximo e depois desce.

Pode-se dizer que:

I) o gráfico I pode representar o módulo da velocidade horizontal, em função do tempo.

II) o gráfico II pode representar o módulo da velocidade vertical, em função do tempo.

III) o gráfico III pode representar a altura do projétil, em função do tempo.

Estão corretas as afirmativas:

A)Apenas II
B)I e II
C)I e III
D)Apenas III
E)II e III
E
Resolução comentada

Sem resistência do ar, a aceleração é apenas vertical. A velocidade horizontal permanece constante, portanto I está incorreta. Como \(v_y=v_{0y}-gt\), seu módulo diminui até zero no ápice e cresce depois, como no gráfico II. A altura aumenta até um máximo e depois diminui, que é a leitura esperada para III. No modelo ideal, \(h=h_0+v_{0y}t-gt^2/2\) tem concavidade para baixo em todo o percurso. O desenho de III só é compatível como esquema qualitativo da subida e da descida.

Alternativa E.

Q17
Mecânica — Ano-luz

A duração de um ano é de aproximadamente 3 × 10⁷ segundos. A luz viaja a uma velocidade de 3 × 10⁸ metros por segundo. Com base nisso, pode-se dizer que 1 ano-luz equivale a

A)6 × 10¹⁵ m.
B)9 × 10¹⁵ m/s.
C)9 × 10¹⁵ m.
D)6 × 10¹⁵ m/s.
E)6 × 10¹ m.
C
Resolução comentada

Ano-luz é uma distância. Multiplicamos a velocidade da luz pelo tempo de um ano. Com os dados da prova, \(d=(3\times10^8\,\mathrm{m/s})(3\times10^7\,\mathrm s)=9\times10^{15}\,\mathrm m\).

Alternativa C.

Q18
Mecânica — Atrito estático no plano inclinado

Um bloco com massa M = 3 kg, encontra-se disposto sobre um plano inclinado de 30º com a horizontal, conforme mostra a figura. Considere g = 10 m/s² e que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o piso é igual a 0,75. Podemos dizer que

Bloco sobre plano inclinado de 30 graus.
A)o bloco fica parado e a força de atrito é maior que a componente da força peso ao longo do plano.
B)o bloco fica parado e a força de atrito é igual a componente da força peso paralela ao plano.
C)o bloco fica parado e a força de atrito é menor que a componente da força peso ao longo do plano.
D)o bloco desce o plano inclinado e a força de atrito é menor que a componente da força peso paralela ao plano.
E)o bloco desce o plano inclinado e a força de atrito é maior que a componente da força peso paralela ao plano.
B
Resolução comentada

A componente do peso para baixo do plano vale \(mg\sin30^\circ=15\,\mathrm N\). A normal vale \(mg\cos30^\circ\simeq26\,\mathrm N\), e o atrito estático máximo é \(0{,}75N\simeq19{,}5\,\mathrm N\). Como 15 N está dentro desse limite, o atrito se ajusta a 15 N para cima do plano e o bloco permanece em repouso.

Alternativa B.

Q19
Ondulatória — Ondas transversais e longitudinais

Quanto às características das ondas eletromagnéticas e ondas sonoras, podemos afirmar que

A)ambas apresentam a característica de dualidade onda-partícula.
B)viajam no vácuo com a velocidade da luz.
C)viajam em qualquer meio, inclusive no vácuo, sofrendo reflexão, refração e dispersão.
D)propagam-se como ondas transversais e longitudinais, respectivamente.
E)ambas resultam de interferência destrutiva da combinação de outros tipos de ondas.
D
Resolução comentada

Nas ondas eletromagnéticas que se propagam no vácuo, os campos oscilam perpendicularmente à direção de propagação. No som em fluidos, as compressões e rarefações correspondem a deslocamentos das partículas ao longo da propagação. São ondas transversais e longitudinais, respectivamente.

Alternativa D.

Q20
Mecânica — Flutuação e empuxo

Um objeto flutua parcialmente imerso numa piscina. Este fato se dá porque

A)a pressão é maior na superfície do que em outras profundidades.
B)a densidade da água é menor do que a densidade do objeto.
C)o peso do volume de água deslocada é igual ao peso do objeto.
D)a força de tensão superficial do líquido é a mesma do objeto.
E)segundo o princípio de Pascal, as forças de empuxo e peso do objeto estão em equilíbrio.
C
Resolução comentada

Em equilíbrio, o empuxo para cima tem o mesmo módulo que o peso do objeto. Pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é o peso da água deslocada pela parte submersa. Portanto o peso da água deslocada iguala o do objeto.

Alternativa C.

Q21
Ondulatória — Efeito Doppler

O efeito Doppler é caracterizado por

A)um deslocamento na freqüência detectada, devido ao movimento da fonte vibratória que se aproxima ou se afasta do receptor.
B)um deslocamento na freqüência detectada, apenas quando a fonte vibratória se aproxima do receptor.
C)um deslocamento na freqüência detectada, apenas quando a fonte vibratória se afasta do receptor.
D)um deslocamento na velocidade detectada, devido ao movimento da fonte vibratória que se aproxima ou se afasta do receptor.
E)uma freqüência constante detectada, devido ao movimento da fonte vibratória que se aproxima ou se afasta do receptor.
A
Resolução comentada

Quando a fonte se aproxima, emite cada nova frente de onda mais perto do receptor, reduzindo a distância entre as frentes. A frequência detectada aumenta. Ao se afastar, o espaçamento aumenta e a frequência detectada diminui. A velocidade do som em relação ao meio permanece a mesma.

Alternativa A.

Q22
Termologia — Calor sensível

Para aquecer certa massa de água de 10 °C a 30 °C, foi gasta uma quantidade Q1 de calor. Para aquecer a metade desta massa de 28 °C a 38 °C, seria necessária uma quantidade de calor igual a

A)4Q1
B)Q1/4
C)Q1/2
D)2Q1
E)Q1
B
Resolução comentada

Usando \(Q=mc\Delta T\) com o calor específico da água tratado como constante, a primeira etapa tem \(\Delta T_1=20\,^\circ\mathrm C\). Na segunda, a massa cai à metade e \(\Delta T_2=10\,^\circ\mathrm C\). Logo \(Q_2/Q_1=(1/2)(10/20)=1/4\).

Alternativa B.

Q23
Termologia — Dilatação anômala da água

Quando resfriamos uma determinada quantidade de água de 4 °C até 0 °C, ocorre que

A)o volume aumenta e a densidade diminui.
B)o volume diminui e a densidade aumenta.
C)o volume e a densidade diminuem.
D)o volume permanece constante e a densidade diminui.
E)o volume e a densidade aumentam.
A
Resolução comentada

A água líquida tem densidade máxima perto de \(4\,^\circ\mathrm C\). Ao resfriar de 4 a 0 °C, ainda líquida, ela se expande. Como a massa é fixa e \(\rho=m/V\), o aumento do volume reduz a densidade.

Alternativa A.

Q24
Óptica — Emissão de luz visível

Dos seguintes objetos, qual deles é visível em uma sala perfeitamente escura?

A)um gato preto.
B)um espelho.
C)uma lâmpada desligada.
D)qualquer superfície da cor clara.
E)um fio aquecido ao rubro.
E
Resolução comentada

Para que um objeto seja visto, luz visível precisa chegar dele aos olhos. Na sala escura, objetos que dependem da luz incidente para refletir ficam invisíveis. O fio aquecido ao rubro emite luz visível devido à sua temperatura.

Alternativa E.

Q25
Física moderna — Efeito fotoelétrico

Em 1886 e 1887, Heinrich Hertz realizou experiências que confirmaram a existência de ondas eletromagnéticas e a teoria de Maxwell sobre a propagação da luz. Hertz descobriu, ainda, que uma descarga elétrica entre dois eletrodos ocorre mais facilmente quando se faz incidir sobre um deles luz ultravioleta. Este efeito é conhecido como efeito fotoelétrico, que consiste do fato de a luz arrancar

A)prótons.
B)elétrons.
C)nêutrons.
D)átomos da estrutura atômica.
E)quarks.
B
Resolução comentada

Quando um elétron absorve um fóton com energia \(hf\) suficiente para superar a função trabalho do material, pode escapar da superfície. As partículas arrancadas pela luz são elétrons.

Alternativa B.

Q26
Física moderna — Espalhamento de partículas alfa

No experimento de Rutherford, concluiu-se que deveria haver núcleo atômico devido ao fato de que algumas partículas alfa

A)não sofriam nenhum desvio.
B)sofriam pequenos desvios.
C)sofriam grandes desvios, sem inverter o sentido do movimento.
D)retornavam na direção do feixe incidente.
E)eram espalhadas de um ângulo de 90º.
D
Resolução comentada

A maioria das partículas alfa atravessava a lâmina com pouco desvio. O retroespalhamento de algumas exigia uma forte repulsão em uma região pequena, incompatível com carga positiva espalhada pelo átomo. Isso indicava um núcleo concentrado de carga positiva.

Alternativa D.

Q27
Eletricidade — Campo no ponto médio do dipolo

Um dipolo elétrico é constituído de duas cargas de mesmo módulo q e de sinais opostos, separados por uma distância d, como mostra a figura abaixo.

Cargas −q e +q separadas por d, com P no ponto médio.

Sendo \(k=9{,}0\times10^9\,\mathrm{N\,m^2/C^2}\), o campo elétrico no ponto médio P entre estas cargas tem módulo E igual a

A)\(8kq/d^2\)
B)\(12kq/d^2\)
C)zero
D)\(kq/d^2\)
E)\(2kq/d^2\)
A
Resolução comentada

No ponto P, o campo da carga positiva aponta para longe dela, e o da negativa aponta em direção à negativa. Os dois têm o mesmo sentido. Como cada carga está a \(d/2\), cada contribuição tem módulo \(kq/(d/2)^2=4kq/d^2\). A soma dá \(8kq/d^2\).

Alternativa A.

Q28
Eletricidade — Capacitores em série

Três capacitores idênticos, cada um de capacitância C , são associados em série. Podemos dizer que a capacitância equivalente da associação vale:

A)\(C/2\)
B)\(3C\)
C)\(2C\)
D)\(C\)
E)\(C/3\)
E
Resolução comentada

Em série, os três capacitores têm o mesmo módulo de carga \(Q\). Cada um apresenta tensão \(Q/C\) e as tensões se somam. Assim, \(U=3Q/C\) e \(C_\mathrm{eq}=Q/U=C/3\).

Alternativa E.

Q29
Eletricidade — Potencial e superposição

Numa circunferência de raio r = 1,0 m estão fixas as cargas

q₁ = −1 µC, q₂ = +2 µC, q₃ = −3 µC e q₄ = +4 µC

O potencial devido a essas cargas no centro da circunferência, em relação ao potencial de referência igual a zero no infinito, é

Quatro cargas na mesma circunferência, uma em cada ponto dos eixos horizontal e vertical.
A)1000 V
B)9000 V
C)3000 V
D)18000 V
E)500 V
D
Resolução comentada

Cada carga está a 1 m do centro. Como o potencial é escalar, somam-se as contribuições com seus sinais. A soma das cargas é \((-1+2-3+4)\,\mathrm{\mu C}=2\,\mathrm{\mu C}\). Com \(k=9{,}0\times10^9\,\mathrm{N\,m^2/C^2}\), resulta \(V=k\sum q_i/r=18000\,\mathrm V\).

Alternativa D.

Q30
Eletricidade — Potência e resistência do chuveiro

Um chuveiro elétrico residencial de 110 V indica uma potência de 5400 W para inverno e 3200 W para verão. Assim sendo, as resistências correspondentes ao inverno e verão são, respectivamente,

A)\(\frac{110}{5400}\,\Omega\) e \(\frac{110}{3200}\,\Omega\)
B)\(\frac{121}{32}\,\Omega\) e \(\frac{121}{54}\,\Omega\)
C)\(\frac{121}{54}\,\Omega\) e \(\frac{121}{32}\,\Omega\)
D)\(\frac{5400}{110}\,\Omega\) e \(\frac{3200}{110}\,\Omega\)
E)\(\frac{5400^2}{110}\,\Omega\) e \(\frac{3200^2}{110}\,\Omega\)
C
Resolução comentada

A tensão é 110 V nas duas posições. De \(P=U^2/R\), segue \(R_\mathrm{inverno}=110^2/5400=121/54\,\Omega\) e \(R_\mathrm{verão}=110^2/3200=121/32\,\Omega\). Para a mesma tensão, a potência maior corresponde à resistência menor.

Alternativa C.

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