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PUC-RS 2012.2 — Vestibular de Inverno — 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 — Estática — Equilíbrio de torques

Uma régua apoiada numa superfície horizontal pode girar sobre a mesma vinculada a um pino localizado  na marca de 80cm. Uma força horizontal está 1F sendo aplicada perpendicularmente à régua na marca de 0cm, como é mostrado na figura a seguir.  1F

PUC-RS 2012.2, questão 1: figura ou expressão do enunciado

Supondo-se que quaisquer forças dissipativas pos­  sam ser desprezadas, a força horizontal que deve F 2 ser aplicada na marca de 100cm para evitar que a régua gire em torno do pino deve ter

PUC-RS 2012.2, questão 1: figura ou expressão do enunciado
(A)

Alternativa A na figura.

(B)

Alternativa B na figura.

(C)

Alternativa C na figura.

(D)

Alternativa D na figura.

(E)

Alternativa E na figura.

Gabarito do caderno/material de gabarito fornecido · Fonte: PUC-RS 2012.2.pdf

C
Resolução comentada

O braço de F₁ é 80 cm, e o de F₂ é 20 cm. Para torques opostos, F₂ deve ter o mesmo sentido de F₁ e módulo 4F₁.

Q2
Mecânica — Trabalho e energia — Potência mecânica

O sistema KERS (Kinetic Energy Recovery System), que pode ser traduzido como Sistema de Recuperação de Energia Cinética, foi sugerido pela primeira vez pelo físico Richard Feynman na década de 50. O sistema, que tem sido utilizado nos últimos anos nos carros de Fórmula 1 e agora também em carros de passeio, permite converter parte da energia cinética que seria dissipada devido ao atrito no momento da frenagem em alguma outra forma de energia que possa ser armazenada para uso posterior. Supondo que o sistema KERS de um carro forneça 50kW de potência e libere 400kJ de energia e assumindo que 80,0% dessa energia liberada seja convertida novamente em energia cinética, o intervalo de tempo máximo que o sistema pode ser acionado e a energia cinética adicional que fornece são, respectivamente,

(A)

8,0s – 320kJ

(B)

8,0s – 50kW

(C)

0,12s – 400kJ

(D)

0,12s – 40kW

(E)

0,12s – 320kJ

Gabarito do caderno/material de gabarito fornecido · Fonte: PUC-RS 2012.2.pdf

A
Resolução comentada

Δt=E/P=400 kJ/50 kW=8 s. A energia cinética recuperada é 0,80×400=320 kJ.

Q3
Mecânica — Quantidade de movimento — Conservação do momento linear

É possível, para um praticante de surfe a vela (windsurf) numa lagoa sem ondas, deslocar-se com sua prancha a vela numa velocidade de módulo superior ao módulo da velocidade do vento que incide na vela?

(A)

Não, pois o vento não teria como impactar a vela.

(B)

Não, pois o atrito com o ar e a água seria muito grande.

(C)

Não, pois a massa total do sistema (pessoa+ prancha+vela) seria certamente maior do que a massa do ar atingindo a vela.

(D)

Sim, pois o vento, quando atinge a vela, transfere quantidade de movimento e não velocidade.

(E)

Sim, desde que a pessoa incline o seu corpo para frente.

Gabarito do caderno/material de gabarito fornecido · Fonte: PUC-RS 2012.2.pdf

D
Resolução comentada

A vela pode aproveitar uma componente transversal do vento aparente; não existe obrigação de a prancha ter a mesma rapidez do ar. O vento transfere momento, e o conjunto vela–água determina a propulsão.

Q4
Mecânica — Hidrostática — Pressão hidrostática

Os recipientes cujas vistas laterais são mostradas na figura a seguir são preenchidos até o mesmo nível com o mesmo líquido e estão abertos para a atmosfera.

PUC-RS 2012.2, questão 4: figura ou expressão do enunciado
(A)

a força que o líquido exerce no fundo dos recipientes é a mesma em todos os recipientes.

(B)

a maior pressão ocorre no fundo do recipiente 2, porque ele tem o fundo de menor área.

(C)

a pressão no fundo dos recipientes 1 e 3 é igual, porque eles contêm o mesmo volume de líquido.

(D)

a menor pressão ocorre no fundo do recipiente 2, porque ele contém o menor volume de líquido.

(E)

a pressão no fundo dos recipientes é a mesma, porque a altura da coluna de líquido é igual em todos eles.

Gabarito do caderno/material de gabarito fornecido · Fonte: PUC-RS 2012.2.pdf

E
Resolução comentada

Em recipientes abertos com o mesmo líquido e altura, p_fundo=p_atm+ρgh é igual, independentemente do volume e da forma.

Q5
Termologia — Calorimetria — Calorimetria

INSTRUÇÃO: Responder à questão 5 com base nas informações e afirmativas a seguir.

Um recipiente contém inicialmente uma quantidade desconhecida de água na fase sólida e 900g de água na fase líquida em equilíbrio térmico a 0oC. A mistura é lentamente aquecida absorvendo 200cal/min, e sua temperatura é medida em diversos instantes. Os dados registrados são mostrados no gráfico a seguir. O calor de fusão da água é 80,0ocal/g e seu calor específico é 1,00cal/goC.

PUC-RS 2012.2, questão 5: figura ou expressão do enunciado

Com base nas informações do gráfico e do texto acima, afirma-se:

I. O calor recebido pela mistura nos 40min iniciais do aquecimento é 8,00 X 103cal.

II. A massa de água congelada inicialmente presente na mistura é 100g.

III. Nos 10min finais do aquecimento, a temperatura da mistura aumenta 2,00oC.

Está/Estão correta(s) a(s) afirmativa(s)

(A)

I, apenas.

(B)

II, apenas.

(C)

I e III, apenas.

(D)

II e III, apenas.

(E)

I, II e III.

Gabarito do caderno/material de gabarito fornecido · Fonte: PUC-RS 2012.2.pdf

E
Resolução comentada

Nos 40 min iniciais, Q=200×40=8000 cal. Isso funde 8000/80=100 g de gelo. Depois, a massa líquida total é 1000 g; em 10 min recebe 2000 cal, elevando T em 2 °C. Todas são corretas.

Q6
Óptica — Reflexão e espelhos — Espelhos

Um raio de luz incide horizontalmente sobre um espelho plano inclinado 20o em relação a um plano horizontal como mostra a figura a seguir.

PUC-RS 2012.2, questão 6: figura ou expressão do enunciado

Quanto ao raio refletido pelo espelho, é correto afirmar que ele

(A)

é vertical.

(B)

forma um ângulo de 40o com o raio incidente.

(C)

forma um ângulo de 20o com a direção normal ao espelho.

(D)

forma um ângulo de 20o com o plano do espelho.

(E)

forma um ângulo de 20o com o raio incidente.

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D
Resolução comentada

A lei da reflexão iguala os ângulos com a normal e, portanto, os ângulos agudos com o plano do espelho. O raio refletido faz 20° com esse plano.

Q7
Termologia — Termodinâmica — Máquinas de Carnot

Um fabricante alega ter construído uma máquina térmica que, operando entre duas fontes térmicas cujas temperaturas são 200K e 100K, em cada ciclo retira 100J da fonte quente, cede 25J para a fonte fria e realiza 75J de trabalho.

Nesse contexto, é correto concluir que a alegação do fabricante é

(A)

inviável, visto que essa máquina térmica contraria tanto a 1a quanto a 2a lei da termodinâmica.

(B)

inviável, visto que o rendimento termodinâmico dessa máquina seria superior ao de uma máquina operando pelo ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas.

(C)

viável, visto que essa máquina térmica atenderia o princípio da conservação da energia.

(D)

viável, visto que seu rendimento é menor que a unidade.

(E)

viável, visto que a temperatura da fonte quente é maior que a da fonte fria.

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B
Resolução comentada

A primeira lei é satisfeita: 100=75+25 J. Porém, η=75%, acima de η_Carnot=1−100/200=50%. A alegação viola a segunda lei.

Q8
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associações e análise de circuitos
PUC-RS 2012.2, questão 8: figura ou expressão do enunciado

Nesse contexto, conclui-se que a(s) lâmpada(s) do circuito ______ brilhará/brilharão com intensidade idêntica à

PUC-RS 2012.2, questão 8: figura ou expressão do enunciado

do circuito de referência.

(3)

(A)

1

(B)

2

(C)

3

(D)

4

(E)

5

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B
Resolução comentada

Para lâmpadas idênticas, o mesmo brilho exige a mesma tensão em cada uma. O circuito 2 reproduz a tensão do circuito de referência, mantendo a potência individual U²/R.

Q9
Eletromagnetismo — Força magnética — Força de Lorentz

Uma partícula eletricamente carregada se move no plano da página numa região onde existe um campo mag­

PUC-RS 2012.2, questão 9: figura ou expressão do enunciado

nético uniforme e constante no tempo entrando perpendicularmente na página. O desenho a seguir representa a trajetória da partícula e a orientação do campo magnético.

A trajetória representada para a partícula é possível, desde que

(A)

a partícula tenha carga negativa e sua velocidade esteja diminuindo.

(B)

a partícula tenha carga negativa e sua velocidade esteja aumentando.

(C)

a partícula tenha carga positiva e sua velocidade esteja diminuindo.

(D)

a partícula tenha carga positiva e sua velocidade esteja aumentando.

(E)

a força eletromagnética sobre a partícula esteja aumentando.

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A
Resolução comentada

O sentido da curvatura indica carga negativa pela regra de q(v×B). O raio diminui; como r=mv/(|q|B), a rapidez também diminui. Isso requer alguma interação dissipativa adicional, pois a força magnética isolada não altera a rapidez.

Q10
Física moderna — Física nuclear — Reações e radiações nucleares

Na natureza existem diversos isótopos radioativos, os quais emitem radiação espontaneamente. A respeito das características que se pode atribuir aos três tipos mais comuns de radiação de origem nuclear (alfa, beta e gama), é correto afirmar que

(A)

as radiações beta e gama possuem, ambas, massa e cargas elétricas nulas.

(B)

a radiação beta possui massa zero e sua carga elétrica também é zero.

(C)

as radiações alfa e gama possuem massa zero, mas ambas têm carga elétrica positiva.

(D)

a radiação alfa possui massa, mas sua carga elétrica é zero.

(E)

as radiações alfa e beta possuem massa e cargas elétricas não nulas.

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E
Resolução comentada

Partículas alfa são núcleos de hélio e partículas beta são elétrons ou pósitrons: ambas têm massa e carga. Gama é radiação eletromagnética, sem carga e sem massa de repouso.

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