Física (Q21–30) — prova transcrita, ilustrada e resolvida pelo Método TEF.
Dados da prova
Vestibular IFSul 2018/Verão — Forma Subsequente
Questões 21–30
10 questões de Física
Caderno e gabarito do Vestibular IFSul 2018/1 — Subsequente.
Q21
Componentes tangencial e normal da força
Leia com atenção o texto que segue. A força resultante que atua em uma partícula pode ser decomposta em duas direções perpendiculares entre si: uma tangencial e outra normal à trajetória. A componente tangencial da força resultante atua na mesma direção do vetor velocidade e tem por função variar o módulo desse vetor. Já a componente normal (centrípeta), tem direção perpendicular ao vetor velocidade e ter por função variar a direção desse vetor.
Com base no texto e nas Leis de Newton do movimento, analise as seguintes afirmativas:
I. No movimento retilíneo uniforme, a componente tangencial da força resultante é diferente de zero, e a componente normal é nula.
II. No movimento retilíneo uniformemente variado, atua apenas a componente tangencial da força resultante. Nesse caso, a componente normal é nula.
III. No movimento circular uniforme, a componente tangencial da força resultante é nula.
Estão corretas as afirmativas
A)I e II, apenas.
B)I e III, apenas.
C)II e III, apenas.
D)I, II e III.
C Alternativa C. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
Pela segunda lei de Newton, a componente tangencial da resultante determina a variação do módulo da velocidade, e a componente normal determina a mudança de direção.
I é falsa. No movimento retilíneo uniforme, tanto o módulo quanto a direção da velocidade são constantes. II é verdadeira. A trajetória é reta e o módulo da velocidade varia, de modo que a resultante é tangencial. III é verdadeira. No movimento circular uniforme, o módulo é constante e a resultante é centrípeta. Estão corretas II e III.
Alternativa C.
Q22
Gráfico da posição em função do tempo
Uma partícula realizou um movimento unidimensional ao longo de um eixo ox e o comportamento da sua posição x, em função do tempo t, foi representado em um gráfico, ilustrado na figura ao lado. Analise as seguintes afirmativas referentes ao movimento realizado por essa partícula:
I. Entre os instantes 3s e 6s, a partícula realizou um movimento uniforme.
II. Entre os instantes 0s e 3s, a partícula realizou um movimento acelerado.
III. Entre os instantes 3s e 6s, a partícula estava em repouso.
IV. No instante 8s, a partícula estava na origem do eixo ox.
Estão corretas apenas as afirmativas
A)I e II.
B)I e IV.
C)II e III.
D)III e IV.
D Alternativa D. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
A inclinação do gráfico de posição representa a velocidade. De 0 a 3 s, a inclinação é positiva e constante. Assim, a velocidade é constante e II é falsa. De 3 a 6 s, o trecho horizontal indica posição constante e velocidade zero. Na classificação usada na questão, esse trecho corresponde a repouso, o que torna III verdadeira e I falsa.
O trecho descendente cruza $x=0$ aos $8\,\mathrm s$, confirmando IV. A alternativa reúne III e IV.
Alternativa D.
Q23
Atrito estático no plano inclinado
Uma caixa encontra-se em repouso sobre um plano inclinado, o qual forma um ângulo θ com a horizontal. Sabe-se que a caixa está submetida à ação de uma força F, indicada na figura ao lado, cujo módulo é igual a 25N, e que existe atrito entre superfície de contato da caixa e do plano. Considere a aceleração da gravidade igual a 10m/s², o coeficiente de atrito estático entre as superfícies de contato igual a 0,5, o cos θ = 0,8, o sen θ = 0,6 e a massa da caixa igual a 10kg.
A força de atrito estático entre as superfícies de contato do corpo e do plano tem módulo igual a
A)35N e mesmo sentido da força F.
B)35N e sentido contrário ao da força F.
C)40N e mesmo sentido da força F.
D)40N e sentido contrário ao da força F.
A Alternativa A. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
A figura mostra a força aplicada paralela ao plano e para cima. O peso tem componente paralela para baixo de $mg\sin\theta=10(10)(0{,}6)=60\,\mathrm N$. Como a força aplicada vale $25\,\mathrm N$, a tendência de deslizamento é para baixo.
Para manter o repouso, o atrito atua para cima e vale $60-25=35\,\mathrm N$. A normal vale $mg\cos\theta=80\,\mathrm N$, então o atrito estático máximo é $0{,}5(80)=40\,\mathrm N$. Os $35\,\mathrm N$ necessários estão abaixo do máximo e têm o mesmo sentido da força aplicada.
Alternativa A.
Q24
Movimento harmônico simples
Um sistema massa-mola horizontal é composto por um bloco de massa 0,5kg, realizando um movimento harmônico simples ao longo de um eixo ox, preso à extremidade de uma mola ideal de constante elástica 2N/m. O comportamento da posição x da partícula, em função do tempo t, é representado pelo gráfico ilustrado na figura abaixo.
A posição ocupada por essa partícula no instante 10s é de, aproximadamente,
A)x = 0,00m
B)x = 0,20m
C)x = 0,47m
D)x = 0,50m
B Alternativa B. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
O gráfico começa no máximo positivo, com amplitude $A=0{,}50\,\mathrm m$. Por isso, escolhemos $x(t)=A\cos(\omega t)$, com fase inicial zero.
Em $10\,\mathrm s$, o argumento do cosseno vale $20\,\mathrm{rad}$. Assim, $x(10)=0{,}50\cos(20)\,\mathrm m\approx0{,}20\,\mathrm m$.
Alternativa B.
Q25
Refração da luz
Leia com atenção o texto que segue. A luz propaga-se com 300.000 km/s no vácuo, propaga-se com uma velocidade ligeiramente menor no ar e, na água, com aproximadamente três quartos de sua velocidade de propagação no vácuo. Em um diamante, por exemplo, a luz se propaga com cerca de 40% do valor de sua rapidez no vácuo. Quando a luz altera seu meio de propagação, além de alterar sua velocidade, ela será desviada, a menos que sua incidência seja perpendicular a superfície de separação dos meios.
O texto refere-se a um fenômeno ondulatório denominado
A)Refração.
B)Reflexão.
C)Interferência.
D)Difração.
A Alternativa A. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
Ao passar de um meio para outro, a luz muda de velocidade porque os índices de refração são diferentes. Na incidência oblíqua, essa passagem também muda a direção de propagação, conforme a lei de Snell. Na incidência perpendicular, a direção se conserva e a velocidade muda. O fenômeno descrito é a refração.
Alternativa A.
Q26
Calor sensível e calor latente
Leia com atenção o texto abaixo e responda às questões 26 e 27.
A tabela abaixo mostra as informações de quatro substâncias hipotéticas, A, B, C e D, todas inicialmente à mesma temperatura, e que serão aquecidas por fontes térmicas de mesma potência constante, até atingirem a mesma temperatura final.
Considerando-se os dados da tabela, a substância que necessita de maior quantidade de calor e a que necessita de menor quantidade de calor, para atingirem a temperatura final, são, respectivamente,
A)A e C
B)C e D
C)B e A
D)B e C
D Alternativa D. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
De $2$ a $80\,{}^\circ\mathrm C$, A e B permanecem líquidas, D permanece sólida e C atravessa a fusão a $5\,{}^\circ\mathrm C$. A ebulição de C começa a $80{,}1\,{}^\circ\mathrm C$, acima da temperatura final. Usamos $Q=mc\Delta T$ em cada fase e $Q=mL_f$ na fusão.
Leia com atenção o texto abaixo e responda às questões 26 e 27.
A tabela abaixo mostra as informações de quatro substâncias hipotéticas, A, B, C e D, todas inicialmente à mesma temperatura, e que serão aquecidas por fontes térmicas de mesma potência constante, até atingirem a mesma temperatura final.
Supondo-se que a substância hipotética C seja aquecida por uma fonte térmica de pontência constante igual a 100 cal/min e considerando-se que a quantidade de calor fornecida pela fonte seja exclusivamente para aquecer a substância C, o tempo necessário para ela atingir a temperatura final é igual a
A)0,135 min.
B)0,563 min.
C)9,810 min.
D)98,19 min.
C Alternativa C. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
A substância C começa sólida a $2\,{}^\circ\mathrm C$, funde a $5\,{}^\circ\mathrm C$ e termina líquida a $80\,{}^\circ\mathrm C$. Somamos o aquecimento do sólido, a fusão e o aquecimento do líquido.
Com potência constante e transferência integral da energia, $t=Q/P=981\,\mathrm{cal}/(100\,\mathrm{cal/min})=9{,}810\,\mathrm{min}$.
Alternativa C.
Q28
Associação de capacitores
Cinco capacitores, todos de mesma capacitância C, são associados entre os pontos A e B da associação, conforme a configuração indicada na figura ao lado.
Se esses cinco capacitores fossem substituídos por um único capacitor que, submetido à mesma diferença de potencial elétrico armazenasse a mesma quantidade de carga elétrica, esse capacitor deveria ter capacitância igual a:
A)5C
B)C/5
C)3C/7
D)7C/3
C Alternativa C. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
Os três capacitores superiores têm os mesmos dois nós, portanto estão em paralelo e equivalem a $3C$. Esse conjunto fica em série com os dois capacitores inferiores, cada um de capacitância $C$.
À mesma diferença de potencial, essa capacitância equivalente armazena a mesma carga total entregue pela fonte.
Alternativa C.
Q29
Ligação do amperímetro
Os instrumentos de medidas elétricas que medem corrente elétrica, diferença de potencial elétrico e resistência elétrica são denominados, respectivamente, amperímetros, voltímetros e ohmímetros. Muitas vezes, eles são reunidos em um único aparelho, denominado multímetro, o qual tem uma chave que permite selecionar a função desejada.
Em relação à forma correta que esses medidores devem ser associados com um resistor em um circuito elétrico, um amperímetro ideal, quando associado
A)em série, mede a corrente elétrica que circula nesse resistor.
B)em paralelo, mede a corrente elétrica que circula nesse resistor.
C)em série, mede a diferença de potencial elétrico a que o resistor está submetido.
D)em paralelo, mede a diferença de potencial elétrico a que o resistor está submetido.
A Alternativa A. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
Para medir a corrente do resistor, o amperímetro precisa ser atravessado pela mesma corrente. Por isso, ele é ligado em série. A resistência de um amperímetro ideal é zero, de modo que sua inserção em série mantém a corrente do ramo. A diferença de potencial seria medida com um voltímetro em paralelo.
Alternativa A.
Q30
Força magnética sobre cargas
Elétrons, prótons e outros portadores de carga elétrica, por possuírem essa propriedade física, podem interagir com campos magnéticos, submetendo-se a uma força magnética.
Se essas partículas eletrizadas submetem-se a ação de um campo magnético estacionário, ou seja, a ação de um campo magnético em que o vetor indução magnética é, em cada ponto, invariável com o tempo, esse campo
A)não atua em portadores de carga elétrica que estejam em repouso.
B)atua em portadores de carga elétrica que se movam na mesma direção desse campo.
C)não atua em portadores de carga elétrica que se movam em uma direção diferente da do campo.
D)atua quando a carga elétrica dessas partículas é nula.
A Alternativa A. Gabarito do IFSul.
Resolução comentada
A força magnética tem módulo $F_m=|q|vB\sin\theta$, com $\theta$ medido entre a velocidade e o campo. Em repouso, $v=0$, então a força magnética é nula.
Uma carga em movimento também tem força magnética nula se a velocidade for paralela ou antiparalela ao campo. Para uma carga em movimento com componente perpendicular ao campo, a força é diferente de zero.
