Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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PUC-RS 2023.1 — Vestibular Medicina — Questões de Física comentadas — Método TEF

PUCRS · Pontifícia Universidade Católica do RS · Física Q31–Q36

Questões 31 a 36 — Física · gabarito e resolução comentada Método TEF.

Enunciados e figuras: PDF da prova. Gabarito oficial. Resoluções e auditoria de nível: Método TEF.

Q31
Mecânica — Dinâmica — Associação de molas

O Pilates® tem como base um conceito denominado de contrologia, que consiste no controle consciente de todos os movimentos musculares do corpo. A execução das atividades pode ser feita tanto com poucos acessórios quanto com aparelhos constituídos de molas e roldanas que promovem um aumento na carga do exercício, possibilitando movimentos para vários grupamentos musculares. As constantes elásticas das molas utilizadas no método Pilates® são identificadas por cores: 128 N/m para a mola azul e 88 N/m para a mola amarela. Adaptado de http://www1.fisica.org.br/fne/phocadownload/Vol16-Num2/a05.pdf

Ao realizar uma determinada atividade utilizando apenas a mola amarela, duas alunas, Carolina e Fernanda, fizeram a seguinte solicitação para a instrutora:

Carolina: Está muito pesado! Por favor, diminua a carga.

Fernanda: Está muito leve! Quero realizar o exercício com a maior carga possível.

Qual das ações propostas a seguir atende os objetivos das alunas?

(A)Para as duas alunas, associar as molas em série.
(B)Para as duas alunas, substituir a mola amarela pela mola azul.
(C)Para Carolina, associar as molas em série e, para Fernanda, associar em paralelo.
(D)Para Carolina, associar as molas em paralelo e, para Fernanda, associar em série.

Gabarito oficial PUCRS

C
Resolução comentada

Para a mesma deformação, $F=k_{eq}x$. Em série, $k_s=128\cdot88/(128+88)\approx52{,}1\;\mathrm{N/m}$, menor que 88 N/m, reduzindo a carga de Carolina. Em paralelo, $k_p=128+88=216\;\mathrm{N/m}$, a maior carga para Fernanda.

Q32
Termologia — Gases Ideais — Temperatura no diagrama pressão-volume

A figura a seguir representa o diagrama pV de um 1 mol de um gás ideal, retratando diferentes processos termodinâmicos.

Diagrama pV: A em 2 cm³ e 50 kPa; B em 2 cm³ e 100 kPa; C em 8 cm³ e 100 kPa.

Com base no diagrama, é correto afirmar que

(A)em A → B a temperatura do gás aumentará.
(B)em B → C a temperatura do gás diminuirá.
(C)a temperatura em C é igual a temperatura em A.
(D)a temperatura se mantém constante durante A → B → C.

Gabarito oficial PUCRS

A
Resolução comentada

Pela equação $pV=nRT$, com n fixo, $T\propto pV$. De A para B o volume é constante e a pressão dobra: $T_B=2T_A$. De B para C o volume quadruplica sob pressão constante: $T_C=4T_B=8T_A$. A temperatura aumenta nos dois trechos.

Q33
Mecânica — Hidrostática — Pressão e altura de colunas

A figura a seguir mostra dois recipientes A e B que contêm álcool (µ = 0,8 g/cm³) e glicerina (µ = 1,2 g/cm³), respectivamente.

Recipientes A e B, com álcool e glicerina de alturas h1 e h2.

Para que a pressão exercida no fundo dos recipientes seja a mesma, a razão h₁/h₂ deve ser igual a

(A)0,6
(B)0,8
(C)1,5
(D)2,0

Gabarito oficial PUCRS

C
Resolução comentada

Como os dois recipientes estão abertos à mesma pressão atmosférica, $p_{atm}+\rho_Agh_1=p_{atm}+\rho_Bgh_2$. Cancelando os fatores comuns, $$\frac{h_1}{h_2}=\frac{\rho_B}{\rho_A}=\frac{1{,}2}{0{,}8}=1{,}5.$$ O líquido menos denso exige uma coluna mais alta.

Q34
Eletricidade — Eletrostática — Eletrização por contato e conservação da carga

Uma pequena esfera metálica isolada, denominada A, possui 3 × 10¹¹ prótons e 5 × 10¹¹ elétrons. Essa esfera é colocada em contato com outra esfera isolada, denominada B, de mesmo material e dimensões, cuja carga elétrica é 32 nC. As esferas são separadas após atingir o equilíbrio eletrostático. Dados: carga elementar e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C.

Analise as afirmativas a seguir:

  1. A carga elétrica da esfera A antes do contato é -32 nC.
  2. Durante o procedimento do contato, a esfera B transfere prótons para a esfera A.
  3. A carga elétrica das esferas após o contato será 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.

Gabarito oficial PUCRS

B
Resolução comentada

A carga inicial é $Q_A=(N_p-N_e)e=(3-5)10^{11}\cdot1{,}6\times10^{-19}=-32\;\mathrm{nC}$: I é verdadeira. Em metais, quem se transfere são elétrons; os prótons permanecem nos núcleos, tornando II falsa. A carga total é $-32+32=0$ nC. Esferas idênticas ficam com cargas iguais: $Q_f=0/2=0$. III é verdadeira.

Q35
Ondulatória — Conceitos Básicos — Período e velocidade de propagação

O gráfico a seguir representa a forma de uma onda com frequência constante.

Onda em função do tempo; cruza o eixo subindo em 0 s e descendo em 5 s.

Sendo o comprimento de onda igual a 20 m, o período e a velocidade de propagação da onda valem, respectivamente, _______ e _______.

(A)10 s – 1,0 m/s
(B)10 s – 2,0 m/s
(C)20 s – 1,0 m/s
(D)20 s – 2,0 m/s

Gabarito oficial PUCRS

B
Resolução comentada

O cruzamento do eixo em 0 s é ascendente e o de 5 s é descendente. O intervalo corresponde a meio período: $T/2=5$ s, logo $T=10$ s. Pela relação fundamental, $$v=\lambda/T=20/10=2{,}0\;\mathrm{m/s}.$$

Q36
Física Moderna — Física Quântica — Efeito fotoelétrico e função trabalho

O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1887. Hertz observou que, quando certas frequências de luz iluminavam uma placa metálica, elétrons excitados, denominados fotoelétrons, deixavam o metal. Posteriormente, esse efeito foi explicado por Albert Einstein quando introduziu o conceito de fóton.

Durante um experimento, um professor demonstrou o efeito fotoelétrico iluminando diferentes placas metálicas com radiação infravermelha (E = 1,38 eV) e radiação ultravioleta (E = 4,13 eV).

A tabela a seguir apresenta a função trabalho (f) dos materiais utilizados.

Função trabalho dos materiais
Metalφ (eV)
Sódio2,28
Alumínio4,08
Prata4,73

Como resultado, quando as placas foram iluminadas com radiação infravermelha, o fenômeno _________ observado nesses materiais. Quando as placas foram iluminadas com radiação ultravioleta, o fenômeno não foi observado para _________, enquanto a máxima energia cinética dos fotoelétrons foi observada para _________.

(A)foi – alumínio – sódio
(B)foi – prata – alumínio
(C)não foi – sódio – alumínio
(D)não foi – prata – sódio

Gabarito oficial PUCRS

D
Resolução comentada

Há emissão quando a energia do fóton supera a função trabalho; $K_{max}=E-\phi$. O infravermelho (1,38 eV) está abaixo das três funções trabalho: não há emissão. O ultravioleta (4,13 eV) emite elétrons do sódio ($K_{max}=1{,}85$ eV) e do alumínio ($K_{max}=0{,}05$ eV), mas não da prata (4,73 eV). A maior energia cinética ocorre no sódio.

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