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PUC-RS 2006.1 — Vestibular de Verão — Questões de Física comentadas — Método TEF

PUCRS · Pontifícia Universidade Católica do RS · Física Q1–Q10

Questões 1 a 10 — Física · gabarito e resolução comentada Método TEF.

Q1
Mecânica — Cinemática — Lançamentos

INSTRUÇÃO: Responder à questão 1 com base na figura e na situação descrita a seguir.

Dois projéteis P1 e P2 , de mesma massa, são lançados simultaneamente do topo de um prédio, atingem a mesma altura máxima e posteriormente chegam juntos ao solo. A figura abaixo representa as trajetórias dos dois projéteis, a partir dos seus pontos de lançamento até o ponto em que atingem o solo. Os efeitos do ar são desprezados em ambos os movimentos e assume-se que o topo do prédio e o solo são perfeitamente horizontais.

PUC-RS 2006.1, questão 1: figura ou expressão do enunciado

No momento do lançamento, a energia cinética do projétil P1 é _________ do projétil P2. Na altura máxima, a energia potencial gravitacional do projétil P1 é _________ do projétil P2. Ao longo de suas trajetórias, a aceleração a que o projétil P1 está sujeito é _________ do projétil P2.

As expressões que, na ordem apresentada, preenchem corretamente as lacunas do parágrafo acima, referente à descrição dos movimentos dos projéteis P1 e P2, são, respectivamente,

(A)

menor que a – menor que a – menor que a

(B)

menor que a – igual à – igual à

(C)

igual à – igual à – igual à

(D)

igual à – igual à – menor que a

(E)

igual à – menor que a – igual à

Um bloco A, de massa mA, está apoiado sobre o

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B
Resolução comentada

A mesma altura máxima implica a mesma componente vertical inicial. P₂ tem maior componente horizontal, portanto maior energia cinética inicial. As massas e alturas máximas são iguais e ambos têm aceleração g.

Q2
Mecânica — Dinâmica — Forças de atrito

carrinho B, de massa mB, que se move com aceleração constante de 2 m/s2, em relação a um observador em repouso no solo, como mostra a figura abaixo. Despreza-se a resistência do ar.

PUC-RS 2006.1, questão 2: figura ou expressão do enunciado

Admitindo todas as unidades de medida no Sistema Internacional, para que o bloco A não se movimente em relação ao bloco B, o valor da força de atrito entre as superfícies de A e de B deve ser numericamente igual a

(A)

zero

(B)

2 mA

(C)

2 mB

(D)

2 (mB - mA)

(E)

2 (mB + mA)

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B
Resolução comentada

A força horizontal que acelera o bloco A é o atrito estático. Para acompanhá-lo com a=2 m/s², F_at=m_Aa=2m_A.

Q3
Mecânica — Hidrostática — Pressão hidrostática

Pressão é uma grandeza que representa a razão entre uma força aplicada perpendicularmente a uma superfície e a área dessa superfície.

Na figura abaixo está representada uma vista lateral de cinco recipientes cheios de água e abertos na parte superior.

1

PUC-RS 2006.1, questão 3: figura ou expressão do enunciado

Em qual dos recipientes a pressão que a água exerce sobre a base é maior?

(A)

1

(B)

2

(C)

3

(D)

4

(E)

5

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A
Resolução comentada

A pressão hidrostática na base é p_atm+ρgh e depende da altura da coluna, não do formato. O recipiente 1 tem a maior altura de água.

Q4
Termologia — Calorimetria — Calorimetria

Uma fonte térmica de potência constante e igual a 360 cal/min começa a fornecer calor a um sistema de massa 200 g e temperatura 20 oC que se encontra na fase líquida. O gráfico abaixo descreve o comportamento da temperatura do sistema em função do tempo.

PUC-RS 2006.1, questão 4: figura ou expressão do enunciado

A partir da análise dos dados fornecidos no gráfico, pode-se afirmar corretamente que o calor específico na fase líquida e o calor latente de vaporização do sistema são, respectivamente,

(A)

0,030 cal/goC ; 18 cal/g

(B)

0,030 cal/goC ; 3,6 cal/g

(C)

0,045 cal/goC ; 1,8 cal/g

(D)

0,060 cal/goC ; 18 cal/g

(E)

0,060 cal/goC ; 36 cal/g

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D
Resolução comentada

Até 2 min, Q=360×2=720 cal e ΔT=60 °C: c=720/(200×60)=0,060 cal/(g·°C). No patamar de 10 min, L=360×10/200=18 cal/g.

Q5
Termologia — Termodinâmica — Termodinâmica

INSTRUÇÃO: Responder à questão 5 analisando as afirmações com base no gráfico a seguir, o qual representa a pressão de um gás, que segue a equação de estado do gás ideal, em função do seu volume.

No gráfico, os pontos i e f indicam, respectivamente, o estado inicial e final do gás, e as curvas representadas são as isotermas correspondentes às temperaturas Ti e Tf desses estados. Os seguintes processos são descritos no gráfico: processo 1 – uma transformação isobárica seguida de uma transformação isovolumétrica. processo 2 – uma transformação isovolumétrica seguida de uma transformação isotérmica.

PUC-RS 2006.1, questão 5: figura ou expressão do enunciado

I.Comparando o trabalho W realizado pelo gás em cada processo, verifica-se que W1>W2.

II.Comparando a troca de calor Q com o gás em cada processo, verifica-se que Q1<Q2.

III.Comparando a variação da energia interna ∆U do gás em cada processo, verifica-se que ∆U1=∆U2.

Analisando as afirmativas, pode-se concluir que está/ estão correta/s

(A)

somente II.

(B)

somente III.

(C)

somente I e II.

(D)

somente I e III.

(E)

I, II e III.

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D
Resolução comentada

O caminho 1 tem maior área sob p(V), logo W₁>W₂. Como os estados extremos são os mesmos, ΔU₁=ΔU₂. Pela primeira lei, Q₁>Q₂. Corretas I e III.

Q6
Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico

INSTRUÇÃO: Responder à questão 6 com base na figura e na situação descrita a seguir.

A quantização da carga elétrica foi observada por Millikan em 1909. Nas suas experiências, Millikan mantinha pequenas gotas de óleo eletrizadas em equilíbrio vertical entre duas placas paralelas também eletrizadas, como mostra a figura abaixo. Para conseguir isso, regulava a diferença de potencial entre essas placas alterando, conseqüentemente, a intensidade do campo elétrico entre elas, de modo a equilibrar a força da gravidade.

PUC-RS 2006.1, questão 6: figura ou expressão do enunciado

Suponha que, em uma das suas medidas, a gota tivesse um peso de 2,4x10-13 N e uma carga elétrica positiva de 4,8x10-19 C. Desconsiderando os efeitos do ar existente entre as placas, qual deveria ser a intensidade e o sentido do campo elétrico entre elas para que a gota ficasse em equilíbrio vertical?

(A)

5,0x105 N/C, para cima.

(B)

5,0x104 N/C, para cima.

(C)

4,8x10-5 N/C, para cima.

(D)

2,0x10-5 N/C, para baixo.

(E)

2,0x10-6 N/C, para baixo.

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A
Resolução comentada

No equilíbrio qE=P. E=2,4×10⁻¹³/(4,8×10⁻¹⁹)=5×10⁵ N/C. Como q>0, o campo deve apontar para cima para equilibrar o peso.

Q7
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associações e análise de circuitos

INSTRUÇÃO: Responder à questão 7 a partir da análise do circuito abaixo, em que R representa a resistência elétrica de um reostato que pode ser regulada para assumir valores entre 0 e um valor máximo de 20 kΩ.

PUC-RS 2006.1, questão 7: figura ou expressão do enunciado

Considerando uma variação da resistência R entre os seus limites, as intensidades máxima e mínima da corrente elétrica que passa no resistor de 10 kΩ são, respectivamente,

(A)

8,0 mA e 2,0 mA

(B)

8,0 mA e 4,0 mA

(C)

8,0 mA e 5,0 mA

(D)

10 mA e 2,5 mA

(E)

10 mA e 5,0 mA

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E
Resolução comentada

Para R=0, o paralelo é curto-circuitado: I_max=100/10000=10 mA. Para R=20 kΩ, o paralelo vale 10 kΩ e R_total=20 kΩ: I_min=5 mA.

Q8
Eletromagnetismo — Força magnética — Força de Lorentz

INSTRUÇÃO: Responder à questão 8 a partir da análise da situação descrita abaixo. A figura mostra uma região onde existe um campo magnético uniforme perpendicular à página e orientado para dentro da mesma. As linhas indicadas correspondem às trajetórias de três partículas – um elétron, um próton e um nêutron – lançadas a partir dos pontos 1, 2 e 3 para dentro dessa região.

PUC-RS 2006.1, questão 8: figura ou expressão do enunciado

Considerando apenas a ação do campo magnético, pode-se afirmar que:

(A)

O nêutron foi lançado do ponto 1 e o próton foi lançado do ponto 2.

(B)

O elétron foi lançado do ponto 2 e o nêutron foi lançado do ponto 3.

(C)

O próton foi lançado do ponto 3 e o elétron foi lançado do ponto 2.

(D)

O nêutron foi lançado do ponto 2 e o elétron foi lançado do ponto 3.

(E)

O elétron foi lançado do ponto 3 e o nêutron foi lançado do ponto 1.

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D
Resolução comentada

A trajetória reta 2 pertence ao nêutron. Com B entrando na página, uma carga positiva que entra pela direita curvaria para baixo; a trajetória 3 curva para cima, indicando elétron.

Q9
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Espectro eletromagnético

Chama-se de espectro eletromagnético o conjunto de todas as ondas eletromagnéticas conhecidas, distribuídas em termos de seus comprimentos de onda, freqüências ou energias. Todas essas ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com uma velocidade cuja ordem de grandeza é 108 m/s.

No que se refere ao sentido da visão, a retina do olho humano é sensível à radiação eletromagnética em apenas uma pequena faixa de comprimentos de onda em torno de 1 μm (10-6 m), razão pela qual essa faixa de radiação é chamada de luz visível.

A ordem de grandeza da freqüência, em hertz, da luz visível é de

(A)

10-14

(B)

10-6

(C)

102

(D)

108

(E)

1014

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E
Resolução comentada

f=c/λ. Usando as ordens fornecidas, f≈10⁸/10⁻⁶=10¹⁴ Hz.

Q10
Física moderna — Física quântica — Quantica

INSTRUÇÃO: Responder à questão 10 com base no texto a seguir.

A escolha do ano de 2005 como o Ano Mundial da Física teve como um de seus objetivos a comemoração do centenário da publicação dos primeiros trabalhos de Albert Einstein. No entanto, é importante salientar que muitos outros cientistas contribuíram para o excepcional desenvolvimento da Física no século passado. Entre eles cabe destacar Max Planck, o qual, em 1900, propôs a teoria da quantização da energia. Segundo esta teoria, um corpo negro irradia energia de forma _________, em porções que são chamadas de _________, cuja energia é proporcional à _________ da radiação eletromagnética envolvida nessa troca de energia.

A seqüência de termos que preenche corretamente as lacunas do texto é

(A)

descontínua – prótons – freqüência

(B)

contínua – prótons – amplitude

(C)

descontínua – fótons – freqüência

(D)

contínua – fótons – amplitude

(E)

descontínua – elétrons – freqüência

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C
Resolução comentada

A descrição quantizada usa porções discretas de energia, os fótons, com E=hf, proporcional à frequência.

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