Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

IFSul · 2019/Verão (Concomitante) — Questões de Física comentadas — Método TEF

Física (Q21–30) — prova transcrita, ilustrada e resolvida pelo Método TEF.

Q21
Termologia — Calorimetria — Calor e temperatura

De acordo com a teoria que envolve a calorimetria e a termologia, considere as seguintes afirmações:

I. Quanto maior a temperatura de um corpo, maior a sua quantidade de calor.

II. Quando colocamos dois corpos em contato, que se encontram com diferentes temperaturas, o corpo de maior temperatura doa calor para o corpo com menor temperatura, logo há uma transferência de temperatura de um corpo para outro.

III. Um corpo pode receber calor e manter a sua temperatura constante.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

A)I.
B)II.
C)III.
D)I e II.
C
Resolução comentada

I é falsa. Calor é energia transferida por diferença de temperatura. A temperatura de um corpo indica seu estado térmico.

II é falsa. Em contato, os corpos trocam energia do mais quente para o mais frio. As temperaturas podem mudar como consequência dessa transferência de energia.

III é verdadeira. Durante a fusão de uma substância pura, a pressão constante, a energia recebida promove a mudança de fase e a temperatura permanece constante. Portanto, somente III está correta.

Alternativa C.

Q22
Termologia — Dilatação térmica — Dilatação anômala da água

Um copo de vidro de 50g de massa possui 100g de água que o preenche até a “boca”. O sistema encontra-se inicialmente em equilíbrio térmico a uma temperatura de 4°C. O gráfico ao lado mostra como se comporta o volume do vidro e da água em função da temperatura.

De acordo com o comportamento anômalo da água ou analisando o gráfico ao lado concluimos que o nível de água no copo irá

Gráfico do volume em função da temperatura. As curvas de água e vidro se encontram a 4 °C.
A)diminuir, se a temperatura do sistema diminuir.
B)diminuir, independentemente de a temperatura do sistema aumentar ou diminuir.
C)transbordar, independentemente de a temperatura do sistema aumentar ou diminuir.
D)transbordar, somente se a temperatura do sistema aumentar.
C
Resolução comentada

A $4\,{}^\circ\mathrm C$, a água enche o copo até a borda. Nesse ponto, o volume da água coincide com a capacidade do copo, que varia com a dilatação do vidro.

À esquerda de $4\,{}^\circ\mathrm C$, o gráfico mostra a água se expandindo à medida que esfria, enquanto o copo se contrai. À direita, a água e o vidro se dilatam, mas a curva da água fica acima da do vidro.

Nos dois casos, o volume que a água ocuparia supera a capacidade do copo. Assim, ela transborda tanto no resfriamento quanto no aquecimento.

Alternativa C.

Q23
Termologia — Calorimetria — Capacidade térmica

O gráfico ao lado representa a variação de temperatura ΔT, em função da quantidade de calor Q, transferidas a dois sistemas A e B, que apresentam a mesma massa cada um deles.

De acordo com o gráfico, concluímos que a capacidade térmica do corpo A (CA), em relação à capacidade térmica do corpo B (CB), é

Gráfico de variação de temperatura em função do calor recebido, com retas A e B partindo da origem.
A)duas vezes maior.
B)quatro vezes maior.
C)duas vezes menor.
D)quatro vezes menor.
C
Resolução comentada

O eixo horizontal indica o calor recebido e o vertical indica a variação da temperatura. Para o mesmo calor, a reta mais inclinada indica maior variação de temperatura e, portanto, menor capacidade térmica. Pela definição, $C=Q/\Delta T$.

Para $Q=2000\,\mathrm{cal}$, o gráfico dá $\Delta T_A=20\,{}^\circ\mathrm C$ e $\Delta T_B=10\,{}^\circ\mathrm C$.

$$C_A=\frac{2000}{20}=100\,\mathrm{cal}/{}^\circ\mathrm C,\qquad C_B=\frac{2000}{10}=200\,\mathrm{cal}/{}^\circ\mathrm C$$

Logo, $C_A=C_B/2$.

Alternativa C.

Q24
Ondulatória — Ondas — Frequência

Um observador percebe que uma torneira com defeito goteja num tanque com água a intervalos regulares de tempo. Ele conta 30 gotas a cada 15 s, portanto, a frequência das ondas circulares produzidas na superfície da água é igual a

A)2,0 Hz.
B)20 Hz.
C)10Hz.
D)0,50 Hz.
A
Resolução comentada

Cada gota inicia uma perturbação na superfície. Como as gotas caem a intervalos regulares, a frequência das ondas é a taxa de chegada das gotas.

$$f=\frac{N}{\Delta t}=\frac{30}{15\,\mathrm s}=2{,}0\,\mathrm{Hz}$$

Chegam duas gotas por segundo. O intervalo entre elas, $0{,}50\,\mathrm s$, corresponde ao período.

Alternativa A.

Q25
Ondulatória — Ondas — Natureza das ondas

De acordo com a teoria ondulatória, analise as afirmações abaixo

I. A velocidade de onda emitida por uma fonte depende do meio de propagação.

II. Uma onda é uma perturbação que sempre necessita de um meio material para se propagar.

III. O som é uma onda de natureza eletromagnética.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

A)I.
B)II.
C)III.
D)I e III.
A
Resolução comentada

I é verdadeira. A velocidade de propagação depende das propriedades do meio. No som, por exemplo, a compressibilidade e a densidade do meio influenciam essa velocidade.

II é falsa. Ondas eletromagnéticas, como a luz, propagam-se também no vácuo. III é falsa. O som é uma onda mecânica e sua propagação exige um meio material. Portanto, somente I está correta.

Alternativa A.

Q26
Ondulatória — Ondas — Refração de ondas

Uma onda propaga-se em um meio A com uma velocidade de 100 m/s e um comprimento de onda igual a 50cm. A partir de um certo instante, a onda passa a se propagar em um meio B com uma velocidade de 150m/s.

É correto afirmar que o comprimento de onda no meio B é igual a

A)150 cm.
B)75 cm.
C)100 cm.
D)50 cm.
B
Resolução comentada

Na passagem de um meio para outro, a frequência permanece igual à da fonte. Pela relação $v=\lambda f$, a mudança da velocidade se reflete no comprimento de onda.

$$f=\frac{100\,\mathrm{m/s}}{0{,}50\,\mathrm m}=200\,\mathrm{Hz}$$

$$\lambda_B=\frac{150\,\mathrm{m/s}}{200\,\mathrm{Hz}}=0{,}75\,\mathrm m=75\,\mathrm{cm}$$

Alternativa B.

Q27
Óptica — Espelhos esféricos — Equação dos espelhos

Um objeto real linear é colocado a 60 cm de um espelho esférico, perpendicularmente ao eixo principal. A altura da imagem fornecida pelo espelho é 4 vezes maior que o objeto e é virtual.

Com base nisso, é correto afirmar que esse espelho e a medida do seu raio de curvatura são, respectivamente,

A)convexo e 160cm.
B)côncavo e 80 cm.
C)convexo e 80 cm.
D)côncavo e 160 cm.
D
Resolução comentada

Um objeto real com imagem virtual e ampliada está diante de um espelho côncavo, entre o vértice e o foco. A imagem é direita, então o aumento linear é $+4$. Com $p=60\,\mathrm{cm}$, usamos $A=-p'/p$.

$$p'=-4(60\,\mathrm{cm})=-240\,\mathrm{cm}$$

Aplicando a equação dos espelhos com a distância negativa da imagem virtual, obtemos

$$\frac1f=\frac1p+\frac1{p'}=\frac1{60\,\mathrm{cm}}-\frac1{240\,\mathrm{cm}}=\frac1{80\,\mathrm{cm}}$$

O foco mede $80\,\mathrm{cm}$ e o raio de curvatura vale $R=2f=160\,\mathrm{cm}$.

Alternativa D.

Q28
Óptica — Espelhos planos — Campo visual

Na figura ao lado, está representado um espelho plano, onde O é um observador, enquanto A, B e C são objetos pontuais.

O observador poderá ver, por reflexão no espelho, o(s) objeto(s)

Espelho plano horizontal de extensão limitada, com o observador O e os objetos A, B e C acima dele.
A)A e B.
B)B.
C)C.
D)B e C.
D
Resolução comentada

Refletimos cada ponto A, B e C em relação à reta que contém o espelho, colocando sua imagem virtual à mesma distância perpendicular atrás da reta. Um objeto pode ser visto se a linha entre O e sua imagem virtual cruzar o trecho físico do espelho. Esse traçado satisfaz a lei da reflexão.

Para A, o cruzamento fica à esquerda da borda do espelho, pois A está alinhado com essa borda e O fica mais à esquerda. Para B e C, as linhas cruzam o segmento refletor. Mesmo C, situado além da borda direita, tem um ponto de reflexão dentro do espelho porque O fica à esquerda. O observador vê B e C.

Alternativa D.

Q29
Óptica — Refração — Refração da luz

Uma pessoa pega o fundo de uma garrafa de vidro transparente que está quebrada e, através da base da garrafa, observa as coisas a sua volta, percebendo que elas parecem menores. A mudança no tamanho das imagens, devido aos raios de luz que passam pelo fundo dessa garrafa, permite concluir que eles sofrem

A)polarização.
B)refração.
C)uma diminuição na sua frequência.
D)o fenômeno de reflexão total ao passar do ar para o vidro.
B
Resolução comentada

Ao atravessar as superfícies entre ar e vidro, os raios passam por meios com índices de refração diferentes. Eles mudam de velocidade e, para incidência oblíqua, também de direção. A geometria das superfícies do fundo da garrafa altera a trajetória dos raios que chegam ao olho e pode produzir a imagem reduzida observada.

Esse desvio na passagem de um meio ao outro é a refração. A frequência da luz permanece a mesma na travessia.

Alternativa B.

Q30
Ondulatória — Ondas — Polarização

De acordo com a física nas questões que envolvem termologia, óptica e ondas, analise as afirmativas abaixo

I. A temperatura de um corpo aumenta sempre que ele recebe calor.

II. A imagem fornecida por um espelho convexo de um objeto real é sempre virtual e menor que o objeto.

III. As ondas sonoras que se propagam no ar não podem sofrer o fenômeno de polarização.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

A)I.
B)II.
C)III.
D)II e III.
D
Resolução comentada

I é falsa. Durante uma mudança de fase, uma substância pura a pressão constante pode absorver calor e manter a temperatura.

II é verdadeira. Os raios refletidos pelo espelho convexo divergem, e seus prolongamentos formam atrás do espelho uma imagem virtual, direita e menor.

III é verdadeira. No ar, as partículas oscilam na direção em que a onda sonora se propaga. A polarização seleciona direções de oscilação transversais. Portanto, somente II e III estão corretas.

Alternativa D.

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