PUCRS · Pontifícia Universidade Católica do RS · Física Q1–Q10
Questões 1 a 10 — Física · gabarito e resolução comentada Método TEF.
Uma escada rolante transporta 20 pessoas (60kg cada, em média) por minuto do 1o. para o 2o. andar de uma loja, elevando-as 5,0m na direção vertical. Considerando a aceleração da gravidade como 10m/s2, a potência média desenvolvida contra a gravidade é, em watts,
1,0x102
2,0x102
1,0x103
2,0x103
6,0x104
Em 60 s, a energia potencial ganha é 20×60×10×5=60000 J. P=60000/60=1000 W.
Uma bola de borracha é largada a partir do repouso, de 100cm de altura, caindo sobre um piso cerâmico. Ao atingir o piso, a bola repica, subindo verticalmente até 70cm de altura. O atrito com o ar durante a queda e a subida dissipa 5% da energia potencial gravitacional inicial. Nestas condições, é correto afirmar que
a velocidade inicial de subida da bola, imediatamente após o impacto com o piso, é 30% menor do que a velocidade com a qual ela atinge o piso na sua queda.
a quantidade de movimento da bola no início da subida é 30% menor do que a quantidade de movimento no instante em que atinge o piso.
a energia cinética no início da subida é 30% menor do que no instante em que a bola atinge o piso.
a colisão com o piso, não sendo perfeitamente elástica, dissipa 25% da energia potencial gravitacional inicial.
a colisão com o piso dissipa 30% da energia cinética que a bola tem quando o atinge.
A altura final corresponde a 70% da energia inicial, portanto a perda total é 30%. Como o ar dissipou 5%, a colisão dissipou 25% da energia potencial inicial.
Dois blocos maciços, homogêneos e idênticos, ou seja, de mesmo material e dimensões, flutuam em equilíbrio num líquido, como mostrado na figura a seguir.
Assim, é correto afirmar que
o bloco A desloca maior volume de líquido, porque a pressão do líquido atua sobre uma área menor do bloco.
o bloco B desloca maior volume de líquido, porque a pressão exercida pelo líquido sobre sua base é menor.
o bloco A desloca maior volume de líquido, porque sua parte submersa está mais profunda no líquido.
o bloco B desloca maior volume de líquido, porque sua parte submersa tem uma área maior.
os dois blocos deslocam o mesmo volume de líquido, porque ambos têm o mesmo peso.
Ambos flutuam com o mesmo peso, logo recebem o mesmo empuxo. No mesmo líquido, E=ρgV_sub implica o mesmo volume deslocado, apesar das orientações diferentes.
O alumínio é um material que dilata isotropicamente, ou seja, dilata igualmente em todas as direções. Um anel como o mostrado na figura a seguir foi recortado de uma lâmina uniforme de alumínio.
Elevando-se uniformemente a temperatura desse anel, verifica-se que
o diâmetro externo do anel de alumínio aumenta enquanto o do orifício se mantém constante.
o diâmetro do orifício diminui enquanto o diâmetro do anel de alumínio aumenta.
a área do orifício aumenta um percentual maior que a área do anel de alumínio.
a expansão linear faz com que o anel tome a forma de uma elipse.
a área do orifício aumenta o mesmo percentual que a área do anel de alumínio.
Na dilatação isotrópica, todas as dimensões lineares crescem pelo mesmo fator. As áreas do orifício e do anel crescem pelo mesmo percentual.
INSTRUÇÃO: Para responder à questão 5, considere as informações e afirmativas.
O gráfico a seguir mostra três isotermas para um gás ideal que se encontra num sistema fechado, no qual as diferenças de temperatura entre isotermas consecutivas são iguais, ou seja, T3 - T2 = T2 - T1. Neste gráfico, são indicados quatro processos termodinâmicos para esse gás: 1 e 2 são isobáricos, 3 e 4 são isométricos.
Com base nas informações disponibilizadas no gráfico, afirma-se:
I.No processo 2, a variação da energia interna do gás é maior do que no processo 4.
II.No processo 2, o trabalho realizado é menor do que no processo 3.
III.No processo 2, a variação da energia interna do gás é maior do que no processo 3.
IV.No processo 4, a variação da energia interna é igual ao calor trocado com o meio.
Estão corretas apenas as afirmativas
I e II.
II e IV.
III e IV.
I, II e III.
I, III e IV.
ΔU depende apenas de ΔT. O processo 2 atravessa maior intervalo térmico que 3, tornando III verdadeira. Em 4, o volume é constante e W=0, portanto ΔU=Q. Corretas III e IV.
Um raio de luz monocromática atravessa três materiais distintos sobrepostos, como mostrado no esquema abaixo.
A partir desta representação, considerando os índices de refração absolutos (em relação ao vácuo, n = 1) desses materiais, é correto afirmar que:
n1 > n2 > n3
n2 > n1 > n3
n3 > n2 > n1
n3 > n1 > n2
n1 > n3 > n2
Em interfaces paralelas, n senθ é constante. O menor ângulo com a normal corresponde ao maior índice; pelo desenho, n₂>n₁>n₃.
Num determinado modelo para o átomo de hidrogênio, o núcleo é constituído por um próton de massa M e carga Q e um elétron de massa m e carga q movendo-se ao redor desse núcleo numa órbita circular de raio r e com velocidade tangencial v. Nesse modelo, a força elétrica entre o próton e o elétron é a força centrípeta. Denotando por K a constante de Coulomb para a força elétrica, o raio da órbita do elétron é
Alternativa A na figura.
Alternativa B na figura.
Alternativa C na figura.
Alternativa D na figura.
Alternativa E na figura.
A força elétrica fornece a centrípeta: K|Qq|/r²=mv²/r. Isolando, r=K|Qq|/(mv²).
No circuito representado a seguir, a diferença de potencial V é mantida constante, as resistências R são iguais e a chave C encontra-se inicialmente desligada.
R
VVVV V
Ligando a chave C, os valores da resistência equivalente, intensidade de corrente i e potência elétrica total dissipada nos resistores em relação aos valores iniciais, com a chave C aberta, ficam, respectivamente,
o dobro, a metade, igual.
a metade, o dobro, o dobro.
a metade, o dobro, igual.
o dobro, o dobro, a metade.
o dobro, a metade, a metade.
Fechar C acrescenta um ramo de resistência igual em paralelo. R_eq cai à metade; com V constante, I e P=V²/R_eq dobram.
Da fissão de um núcleo de 235U, resultam dois ou mais núcleos menores e dois ou três nêutrons. Nesse processo, ocorre a conversão de massa em energia. A relação entre a massa e a energia é dada por ∆E = ∆mc2. Nessa relação, ∆m representa a diferença de massa e c o valor da velocidade da luz no vácuo, que é 3,0x108m/s. Considerando que na fissão de um determinado núcleo de 235U a energia liberada seja 2,7x10-11J, é correto afirmar que
não há diferença entre a massa do núcleo de 235U e a soma das massas dos produtos da sua fissão.
a soma das massas dos produtos da fissão do 235U é maior que a massa do núcleo de 235U.
a energia liberada na fissão não altera a massa do núcleo de 235U fissionado.
a diferença entre a massa do núcleo de 235U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamente 3,0x10-28kg.
a diferença entre a massa do núcleo 235U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamente 9,0x10-16kg.
Δm=ΔE/c²=2,7×10⁻¹¹/(9×10¹⁶)=3×10⁻²⁸ kg.
Uma espira condutora retangular percorre com velocidade constante de módulo v uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura a seguir. r B
O gráfico que melhor representa a corrente induzida na espira em função do tempo, à medida que a espira atravessa o campo, é:
Alternativa A na figura.
Alternativa B na figura.
Alternativa C na figura.
Alternativa D na figura.
Durante a entrada, o fluxo varia a taxa constante, gerando corrente constante. Inteiramente dentro do campo, a corrente é nula. Na saída, surge corrente de mesmo módulo e sentido contrário: gráfico E.