Física (Q1–25) — prova transcrita, ilustrada e resolvida pelo Método TEF.
Dados da prova
Vestibular UFRGS 2010
Questões 1–25
25 questões de Física
Enunciados e alternativas transcritos do PDF local da UFRGS. Resoluções pela análise física; observações editoriais identificam limitações do enunciado.
Q1
Mecânica — Gravitação — Três propriedades do movimento planetário
O ano de 2009 foi proclamado pela UNESCO o Ano Internacional da Astronomia para comemorar os 400 anos das primeiras observações astronômicas realizadas por Galileu Galilei através de telescópios e, também, para celebrar a Astronomia e suas contribuições para o conhecimento humano. O ano de 2009 também celebrou os 400 anos da formulação das Leis das Órbitas e da Lei das Áreas por Johannes Kepler. A terceira lei, conhecida como Lei dos Períodos, foi por ele formulada posteriormente. Sobre as três leis de Kepler são feitas as seguintes afirmações.
I - A órbita de cada planeta é uma elipse com o Sol em um dos focos.
II - O segmento de reta que une cada planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais.
III - O quadrado do período orbital de cada planeta é diretamente proporcional ao cubo da distância média do planeta ao Sol. Quais estão corretas?
A)Apenas I.
B)Apenas II.
C)Apenas III.
D)Apenas I e II.
E)I, II e III.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
E
Resolução comentada
Na aproximação kepleriana, a órbita é uma elipse com o Sol em um foco: I é verdadeira. O raio vetor Sol–planeta varre áreas iguais em tempos iguais: II é verdadeira.
Para planetas em torno do mesmo Sol:
$$T^2\propto a^3$$
III é verdadeira na linguagem escolar de distância média como semieixo maior a. Essa é a medida orbital que entra precisamente na terceira lei, não uma distância instantânea ao Sol.
As três afirmações estão corretas.
Alternativa correta: E.
Q2
Mecânica — Grandezas Físicas — Unidades astronômicas e dimensão de G
O ano de 2009 foi proclamado pela UNESCO o Ano Internacional da Astronomia para comemorar os 400 anos das primeiras observações astronômicas realizadas por Galileu Galilei através de telescópios e, também, para celebrar a Astronomia e suas contribuições para o conhecimento humano. O ano de 2009 também celebrou os 400 anos da formulação das Leis das Órbitas e da Lei das Áreas por Johannes Kepler. A terceira lei, conhecida como Lei dos Períodos, foi por ele formulada posteriormente. A Astronomia estuda objetos celestes que, em sua maioria, se encontram a grandes distâncias da Terra. De acordo com a mecânica newtoniana, os movimentos desses objetos obedecem à Lei da Gravitação Universal. Considere as seguintes afirmações, referentes às unidades empregadas em estudos astronômicos.
I - Um ano-luz corresponde à distância percorrida pela luz em um ano.
II - Uma Unidade Astronômica (1 UA) corresponde à distância média entre a Terra e o Sol.
III - No Sistema Internacional (SI), a unidade da constante G da Lei da Gravitação Universal é m/s². Quais estão corretas?
A)Apenas I.
B)Apenas II.
C)Apenas III.
D)Apenas I e II.
E)I, II e III.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
D
Resolução comentada
Um ano-luz é uma unidade de distância: I é verdadeira. A unidade astronômica representa, na aproximação empregada, a distância média Terra–Sol: II é verdadeira.
Pela lei da gravitação:
$$F=G\frac{Mm}{r^2}$$
$$[G]=\frac{[F][r]^2}{[M][m]}$$
$$[G]=\mathrm{N\,m^2/kg^2}$$
A unidade m/s² é de aceleração, não de G: III é falsa.
Alternativa correta: D.
Q3
Mecânica — Movimento Circular — Rapidez de um ponto no equador
Levando-se em conta unicamente o movimento de rotação da Terra em torno de seu eixo imaginário, qual é aproximadamente a velocidade tangencial de um ponto na superfície da Terra, localizado sobre o equador terrestre? Considere π = 3,14; raio da Terra RT = 6.000 km.
A)440 km/h.
B)800 km/h.
C)880 km/h.
D)1.600 km/h.
E)3.200 km/h.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
D
Resolução comentada
Um ponto no equador percorre aproximadamente uma circunferência de raio RT em um dia de 24 h.
$$v=\frac{2\pi R_T}{T}$$
$$v=\frac{2\cdot3{,}14\cdot6000}{24}$$
$$v\approx1570\,\mathrm{km/h}$$
O valor listado mais próximo é 1.600 km/h. Considera-se apenas a rotação, como solicitado.
Alternativa correta: D.
Q4
Mecânica — Cinemática — Acelerações nos três trechos do gráfico v(t)
Observe o gráfico abaixo, que mostra a velocidade instantânea V em função do tempo t de um móvel que se desloca em uma trajetória retilínea. Neste gráfico, I, II e III identificam, respectivamente, os intervalos de tempo de 0 s a 4 s, de 4 s a 6 s e de 6 s a 14 s. Nos intervalos de tempo indicados, as acelerações do móvel valem, em m/s², respectivamente,
A)20, 40 e 20.
B)10, 20 e 5.
C)10, 0 e −5.
D)−10, 0 e 5.
E)−10, 0 e −5.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
C
Resolução comentada
A aceleração é a inclinação da reta em cada trecho.
$$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}$$
No intervalo I:
$$a_I=\frac{40-0}{4-0}=10\,\mathrm{m/s^2}$$
No intervalo II:
$$a_{II}=\frac{40-40}{6-4}=0$$
No intervalo III:
$$a_{III}=\frac{0-40}{14-6}=-5\,\mathrm{m/s^2}$$
A sequência é 10, 0 e −5 m/s².
Alternativa correta: C.
Q5
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático sob uma força de 2 N
Um cubo de massa 1,0 kg, maciço e homogêneo, está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o cubo e a superfície valem, respectivamente, 0,30 e 0,25. Uma força F, horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo. Considere g = 10,0 m/s². Se a intensidade da força F é igual a 2,0 N, a força de atrito estático vale
A)0,0 N.
B)2,0 N.
C)2,5 N.
D)3,0 N.
E)10,0 N.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
A força normal vale mg. O máximo atrito estático é:
Como a força aplicada de 2,0 N é menor que esse limite, o cubo permanece parado. O atrito se ajusta para equilibrá-la.
$$f_e=2{,}0\,\mathrm N$$
Não se usa o coeficiente cinético, pois não há deslizamento.
Alternativa correta: B.
Q6
Mecânica — Dinâmica — Aceleração depois de vencer o atrito estático
Um cubo de massa 1,0 kg, maciço e homogêneo, está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o cubo e a superfície valem, respectivamente, 0,30 e 0,25. Uma força F, horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo. Considere g = 10,0 m/s². Se a intensidade da força F é igual a 6,0 N, o cubo sofre uma aceleração cujo módulo é igual a
A)0,0 m/s².
B)2,5 m/s².
C)3,5 m/s².
D)6,0 m/s².
E)10,0 m/s².
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
C
Resolução comentada
O limiar estático é 3 N. A força de 6 N supera esse limite e produz deslizamento. Nesse regime:
$$f_c=\mu_cmg$$
$$f_c=0{,}25\cdot1{,}0\cdot10=2{,}5\,\mathrm N$$
$$F_R=6{,}0-2{,}5=3{,}5\,\mathrm N$$
$$a=\frac{3{,}5}{1{,}0}=3{,}5\,\mathrm{m/s^2}$$
O coeficiente relevante após o início do movimento é o cinético.
Alternativa correta: C.
Q7
Mecânica — Trabalho e Energia — Compressão da mola necessária para subir a rampa
A figura abaixo representa um bloco de massa M que comprime uma das extremidades de uma mola ideal de constante elástica k. A outra extremidade da mola está fixa à parede. Ao ser liberado o sistema bloco-mola, o bloco sobe a rampa até que seu centro de massa atinja uma altura h em relação ao nível inicial. Despreze as forças dissipativas e considere g o módulo da aceleração da gravidade. Nessa situação, a compressão inicial x da mola deve ser tal que
A)$x=\sqrt{2Mgh/k}$.
B)$x=\sqrt{Mgh/k}$.
C)$x=2Mgh/k$.
D)$x=Mgh/k$.
E)$x=k/(Mgh)$.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
A
Resolução comentada
Sem dissipação, a energia armazenada inicialmente na mola se transforma em energia potencial gravitacional quando o bloco atinge a altura máxima.
$$\frac{kx^2}{2}=Mgh$$
$$x^2=\frac{2Mgh}{k}$$
$$x=\sqrt{\frac{2Mgh}{k}}$$
O formato da rampa não altera o balanço, pois a elevação do centro de massa é h.
Alternativa correta: A.
Q8
Mecânica — Quantidade de Movimento — Densidade do segundo cubo pela velocidade conjunta
Um cubo de massa específica ρ1 desliza com velocidade de módulo v0 sobre uma mesa horizontal, sem atrito, em direção a um segundo cubo de iguais dimensões, inicialmente em repouso. Após a colisão frontal, os cubos se movem juntos sobre a mesa, ainda sem atrito, com velocidade de módulo vf = 3v0/4. Com base nessas informações, é correto afirmar que a massa específica do segundo cubo é igual a
A)$4\rho_1/3$.
B)$9\rho_1/7$.
C)$7\rho_1/9$.
D)$3\rho_1/4$.
E)$\rho_1/3$.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
E
Resolução comentada
Os cubos têm volumes iguais V e ficam unidos após a colisão. Conservamos momentum horizontal.
$$\rho_1Vv_0=(\rho_1+\rho_2)V\frac{3v_0}{4}$$
Cancelando V e v0:
$$4\rho_1=3\rho_1+3\rho_2$$
$$\rho_2=\frac{\rho_1}{3}$$
A energia cinética não precisa ser conservada numa colisão com aderência.
Alternativa correta: E.
Q9
Mecânica — Hidrostática — Massas por inclinações e empuxos por volumes
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem. O gráfico que segue mostra a variação da massa em função do volume para dois materiais diferentes, A e B. Dois blocos maciços, de mesmo volume, sendo um feito com o material A e outro feito com o material B, têm, respectivamente, pesos cujos módulos PA e PB são tais que ........ . Se mergulhados completamente em água, os blocos sofrem empuxos cujos módulos EA e EB, respectivamente, são tais que ........ .
A)PA = 2PB — EA = 2EB
B)PA = 2PB — EA = EB
C)PA = PB — EA = 2EB
D)PA = PB/2 — EA = EB
E)PA = PB/2 — EA = EB/2
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
No gráfico massa por volume, a inclinação representa a densidade. A reta A tem o dobro da inclinação de B.
$$\rho_A=2\rho_B$$
Para blocos de mesmo volume:
$$P_A=2P_B$$
Quando totalmente mergulhados no mesmo líquido, deslocam volumes iguais.
$$E_A=\rho_{agua}gV$$
$$E_B=\rho_{agua}gV$$
Os empuxos são iguais, embora os pesos sejam diferentes.
Alternativa correta: B.
Q10
Termologia — Transferência de Calor — Mecanismos de transferência de calor
Considere as afirmações abaixo, referentes aos três processos de transferência de calor.
I - A radiação pode ser refletida pelo objeto que a recebe.
II - A condução ocorre pela propagação de oscilações dos constituintes de um meio material.
III - A convecção ocorre apenas em fluidos. Quais estão corretas?
A)Apenas I.
B)Apenas II.
C)Apenas I e II.
D)Apenas II e III.
E)I, II e III.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
E
Resolução comentada
A radiação incidente pode ser parcialmente refletida pela superfície: I é verdadeira. Em materiais, a condução pode ocorrer por transmissão microscópica de agitação, sem escoamento macroscópico: II é verdadeira no modelo apresentado.
A convecção envolve o movimento de parcelas de um fluido, portanto ocorre em líquidos e gases: III é verdadeira.
Nos metais, portadores eletrônicos também contribuem para a condução; a descrição da afirmação II não esgota todos os mecanismos microscópicos.
Alternativa correta: E.
Q11
Termologia — Termodinâmica — Identificação das curvas no ciclo da máquina térmica
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem. A figura abaixo representa esquematicamente o diagrama pV, sendo p dada em atm e V dado em litros, para um ciclo de uma máquina térmica que opera com um gás ideal. Considere que, durante o percurso ABCD, o número de partículas do gás permanece constante, e que, para esse gás, a razão entre o calor específico a pressão constante e o calor específico a volume constante é $c_p/c_v=5/3$. As etapas A→B e C→D do ciclo representado na figura são processos ........ . Sendo assim, ........ troca de ........ entre a máquina térmica e o ambiente.
A)isotérmicos — há — trabalho
B)isotérmicos — não há — trabalho
C)adiabáticos — não há — calor
D)adiabáticos — há — calor
E)adiabáticos — não há — trabalho
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
C
Resolução comentada
Uma isoterma de gás ideal com quantidade fixa mantém pV constante. Nas curvas AB e CD do desenho, os produtos dos valores esquemáticos nos extremos não são iguais.
Para uma adiabática reversível, a relação é:
$$pV^\gamma=\mathrm{constante}$$
$$\gamma=\frac53$$
Dobrar o volume reduz a pressão pelo fator:
$$2^{5/3}\approx3{,}17$$
Esse comportamento é compatível com as curvas desenhadas de forma aproximada. Entre as classificações propostas, as etapas são adiabáticas, nas quais não há troca de calor.
$$Q=0$$
Ressalva: pV não constante, por si só, não prova que uma transformação qualquer seja adiabática. Aqui usamos as alternativas, o valor de γ e o caráter esquemático do diagrama; os pontos não devem ser tratados como medições exatas.
Alternativa correta: C.
Q12
Termologia — Gases Ideais — Três propriedades de gases ideais
Considere as afirmações abaixo, sobre gases ideais.
I - A constante R presente na equação de estado de gases pV = nRT tem o mesmo valor para todos os gases ideais.
II - Volumes iguais de gases ideais diferentes, à mesma temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas.
III - A energia cinética média das moléculas de um gás ideal é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. Quais estão corretas?
A)Apenas I.
B)Apenas II.
C)Apenas III.
D)Apenas I e II.
E)I, II e III.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
E
Resolução comentada
R é a constante universal dos gases ideais, independente da espécie: I é verdadeira.
Da equação de estado:
$$n=\frac{pV}{RT}$$
Volumes iguais, nas mesmas pressão e temperatura, têm o mesmo número de mols e de moléculas: II é verdadeira.
A energia cinética média translacional das moléculas vale:
$$\langle K_{trans}\rangle=\frac32k_BT$$
Ela é proporcional à temperatura absoluta: III é verdadeira nessa interpretação cinética.
Alternativa correta: E.
Q13
Termologia — Calorimetria — Massas de alumínio e ferro para o mesmo aquecimento
Um corpo de alumínio e outro de ferro possuem massas mAl e mFe, respectivamente. Considere que o calor específico do alumínio é o dobro do calor específico do ferro. Se os dois corpos, ao receberem a mesma quantidade de calor Q, sofrem a mesma variação de temperatura ΔT, as massas dos corpos são tais que
A)mAl = 4mFe.
B)mAl = 2mFe.
C)mAl = mFe.
D)mAl = mFe/2.
E)mAl = mFe/4.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
D
Resolução comentada
Os dois corpos recebem o mesmo calor e têm a mesma variação de temperatura, sem mudança de fase.
$$m_{Al}c_{Al}\Delta T=m_{Fe}c_{Fe}\Delta T$$
Como cAl = 2cFe:
$$2m_{Al}c_{Fe}=m_{Fe}c_{Fe}$$
$$m_{Al}=\frac{m_{Fe}}2$$
A maior capacidade específica do alumínio deve ser compensada por menor massa.
Alternativa correta: D.
Q14
Eletricidade — Eletrostática — Por que o bastão de vidro fica positivo
Um aluno recebeu um bastão de vidro e um pedaço de seda para realizar uma demonstração de eletrização por atrito. Após esfregar a seda no bastão, o aluno constata que a parte atritada do bastão ficou carregada positivamente. Nesse caso, durante o processo de atrito, cargas elétricas
A)positivas foram transferidas da seda para o bastão.
B)negativas foram transferidas do bastão para a seda.
C)negativas foram repelidas para a outra extremidade do bastão.
D)negativas foram destruídas no bastão pelo calor gerado pelo atrito.
E)positivas foram criadas no bastão pelo calor gerado pelo atrito.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
Um corpo inicialmente neutro que fica positivo perdeu parte de seus elétrons. Durante o atrito descrito, cargas negativas foram transferidas do vidro para a seda.
A carga total do conjunto se conserva. Prótons permanecem ligados aos núcleos, e o processo não cria cargas positivas nem destrói elétrons pelo aquecimento.
Alternativa correta: B.
Q15
Eletricidade — Eletrostática — Campo uniforme e trabalho externo sobre um próton
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem. Na figura que segue, um próton (carga +e) encontra-se inicialmente fixo na posição A em uma região onde existe um campo elétrico uniforme. As superfícies equipotenciais associadas a esse campo estão representadas pelas linhas tracejadas. Na situação representada na figura, o campo elétrico tem módulo ........ e aponta para a ........, e o mínimo trabalho a ser realizado por um agente externo para levar o próton até a posição B é de ........ .
A)1000 V/m — direita — −300 eV
B)100 V/m — direita — −300 eV
C)1000 V/m — direita — +300 eV
D)100 V/m — esquerda — −300 eV
E)1000 V/m — esquerda — +300 eV
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
A
Resolução comentada
Equipotenciais vizinhas diferem 100 V e estão separadas por 0,1 m.
O campo aponta para potenciais menores, portanto para a direita. A está em 500 V e B em 200 V.
$$\Delta U=e(V_B-V_A)$$
$$\Delta U=e(200-500)=-300\,\mathrm{eV}$$
Num transporte quase estático, sem variação de energia cinética:
$$W_{ext}=\Delta U=-300\,\mathrm{eV}$$
O sinal negativo indica que o agente externo retira energia; o campo elétrico realiza trabalho positivo.
Alternativa correta: A.
Q16
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Elétron emitido entre dois ímãs idênticos
Observe a figura abaixo. Nesta figura, A e B representam ímãs permanentes cilíndricos idênticos, suspensos por cordas. Os ímãs estão em equilíbrio com seus eixos alinhados. A origem do sistema de coordenadas está localizada sobre o eixo dos cilindros, a meia distância entre eles. Nessa origem, encontra-se um núcleo β-radioativo que, em certo momento, emite um elétron cuja velocidade inicial aponta perpendicularmente para dentro dessa página (sentido −z). Desprezando-se o efeito da força gravitacional, a trajetória seguida pelo elétron será
A)defletida no sentido +x.
B)defletida no sentido −x.
C)defletida no sentido +y.
D)defletida no sentido −y.
E)retilínea no sentido −z.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
E
Resolução comentada
As cordas inclinadas para fora indicam repulsão entre as faces próximas, correspondendo a polos iguais voltados um para o outro. Por simetria, os campos se cancelam na origem.
Ao longo do eixo perpendicular z pelo ponto médio, o campo resultante, quando não nulo, é paralelo a esse eixo. O elétron sai no sentido −z e sua velocidade permanece paralela ou antiparalela ao campo.
$$\vec F_B=q\vec v\times\vec B$$
$$F_B=0$$
Sem gravidade ou outra interação considerada, a trajetória segue retilínea no sentido −z.
Alternativa correta: E.
Q17
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Variação de fluxo pela potência da lâmpada
Um campo magnético cuja intensidade varia no tempo atravessa uma bobina de 100 espiras e de resistência elétrica desprezível. A esta bobina está conectada em série uma lâmpada cuja resistência elétrica é de 10,0 Ω e que está dissipando 10,0 W. A variação temporal do fluxo magnético através de cada espira é, em módulo, de
A)0,01 Wb/s.
B)0,10 Wb/s.
C)1,0 Wb/s.
D)10,0 Wb/s.
E)100,0 Wb/s.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
A lâmpada é a resistência do circuito e dissipa 10 W em 10 Ω.
$$P=\frac{\mathcal E^2}{R}$$
$$\mathcal E=\sqrt{10\cdot10}=10\,\mathrm V$$
A bobina tem 100 espiras atravessadas pelo mesmo fluxo variável.
$$
\mathcal E
=N\left
\frac{d\Phi}{dt}\right
$$
$$\left
\frac{d\Phi}{dt}\right
=\frac{10}{100}=0{,}10\,\mathrm{Wb/s}$$
A pergunta pede a variação por espira, não a variação total concatenada.
Alternativa correta: B.
Q18
Eletricidade — Eletrodinâmica — Como medir tensão e corrente de um resistor
Voltímetros e amperímetros são os instrumentos mais usuais para medições elétricas. Evidentemente, para a obtenção de medidas corretas, esses instrumentos devem ser conectados de maneira adequada. Além disso, podem ser danificados se forem conectados de forma incorreta ao circuito. Suponha que se deseja medir a diferença de potencial a que está submetido o resistor R2 do circuito abaixo, bem como a corrente elétrica que o percorre. Assinale a figura que representa a correta conexão do voltímetro (V) e do amperímetro (A) ao circuito para a realização das medidas desejadas.
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
O voltímetro compara os potenciais das duas extremidades de R2 e deve ser ligado em paralelo com ele. O amperímetro mede a corrente do ramo e deve ser colocado em série.
No modelo ideal, o voltímetro tem resistência muito alta, para não desviar corrente, e o amperímetro tem resistência muito baixa, para não alterar a corrente.
O diagrama escolhido precisa apresentar simultaneamente as duas conexões.
Alternativa correta: B.
Q19
Óptica — Reflexão e Espelhos — Posição da imagem no espelho finito
Na figura abaixo, E representa um espelho plano que corta perpendicularmente a página, e O representa um pequeno objeto colocado no plano da página. Na figura também estão representadas duas sequências de pontos. A sequência I, II, III, IV e V está localizada atrás do espelho, região de formação da imagem do objeto O pelo espelho E. A sequência 1, 2, 3, 4 e 5 indica as posições de cinco observadores. Considere que todos os pontos estão no plano da página. Qual é o ponto que melhor representa a posição da imagem do objeto O formada pelo espelho plano E?
A)I.
B)II.
C)III.
D)IV.
E)V.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
A
Resolução comentada
A imagem de um ponto em espelho plano é sua posição simétrica em relação ao plano refletor. Sua distância perpendicular ao espelho tem o mesmo módulo e fica no lado oposto.
O objeto O está na coluna alinhada ao ponto I. O ponto I é o simétrico atrás do espelho, na mesma distância perpendicular.
O tamanho finito do espelho limita quem vê a imagem, mas não muda a posição geométrica dessa imagem.
Alternativa correta: A.
Q20
Óptica — Reflexão e Espelhos — Quais observadores enxergam a imagem
Na figura abaixo, E representa um espelho plano que corta perpendicularmente a página, e O representa um pequeno objeto colocado no plano da página. Na figura também estão representadas duas sequências de pontos. A sequência I, II, III, IV e V está localizada atrás do espelho, região de formação da imagem do objeto O pelo espelho E. A sequência 1, 2, 3, 4 e 5 indica as posições de cinco observadores. Considere que todos os pontos estão no plano da página. Quais observadores podem ver a imagem do objeto O formada pelo espelho plano E?
A)Apenas 1.
B)Apenas 4.
C)Apenas 1 e 2.
D)Apenas 4 e 5.
E)Apenas 2, 3 e 4.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
D
Resolução comentada
Primeiro localizamos a imagem virtual I, simétrica de O. Para um observador ver a imagem, a reta que liga seu olho a I deve cruzar o segmento real do espelho.
Traçando as retas-limite que passam pelas duas extremidades de E, apenas as posições 4 e 5 ficam no campo de visão da imagem.
Os demais observadores teriam linhas de visada cruzando o prolongamento do plano, além da borda do espelho, onde não há superfície refletora.
Alternativa correta: D.
Q21
Óptica — Lentes — Imagem de um objeto a duas distâncias focais
Um objeto delgado, com 10 cm de altura, está posicionado sobre o eixo central de uma lente esférica delgada convergente, cuja distância focal é igual a 25 cm. Considerando-se que a distância do objeto à lente é de 50 cm, a imagem formada pela lente é
A)real e de mesmo tamanho que o objeto.
B)virtual e de mesmo tamanho que o objeto.
C)real e menor que o objeto.
D)virtual e menor que o objeto.
E)virtual e maior que o objeto.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
A
Resolução comentada
A lente é convergente, com f = 25 cm, e o objeto está em p = 50 cm = 2f.
A imagem é real, invertida e de mesmo tamanho que o objeto, com altura em módulo de 10 cm.
Alternativa correta: A.
Q22
Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Quais fenômenos dependem do tipo de onda
Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas características.
I - A difração ocorre apenas com ondas sonoras.
II - A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.
III - A polarização ocorre apenas com ondas transversais. Quais estão corretas?
A)Apenas I.
B)Apenas II.
C)Apenas III.
D)Apenas I e II.
E)I, II e III.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
C
Resolução comentada
Difração ocorre com ondas sonoras, luminosas e outras, portanto I é falsa. Interferência também ocorre com ondas mecânicas e eletromagnéticas, tornando II falsa.
A polarização seleciona orientações de oscilação transversais à propagação. Ondas puramente longitudinais não possuem essa liberdade de orientação: III é verdadeira.
Apenas a afirmação III está correta.
Alternativa correta: C.
Q23
Ondulatória — Interferência — Pulsos depois de se cruzarem numa corda
A figura abaixo representa dois pulsos produzidos nas extremidades opostas de uma corda. Assinale a alternativa que melhor representa a situação da corda após o encontro dos dois pulsos.
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
B
Resolução comentada
No modelo linear da corda, durante o encontro as deformações se somam. Após a superposição, cada pulso continua com sua forma, amplitude e sentido de propagação anteriores.
Assim, o pulso inicialmente menor segue para a esquerda e passa a ficar à esquerda; o maior segue para a direita e passa a ficar à direita.
O encontro não é uma colisão de objetos materiais que trocam velocidades, nem deixa um pulso único permanente.
Alternativa correta: B.
Q24
Física Moderna — Física Nuclear — Meia-vida pela queda das contagens do Geiger
Em certo experimento, um contador Geiger (instrumento que conta o número de eventos de decaimento radioativo por unidade de tempo) foi colocado a 0,5 m de uma amostra radioativa pequena, registrando 1.280 contagens/minuto. Cinco horas mais tarde, quando nova medida foi feita com o contador na mesma posição anterior, foram registradas 80 contagens/minuto. Com base nessas informações, é correto concluir que a meia-vida da amostra é de
A)0,6 h.
B)0,8 h.
C)1,0 h.
D)1,25 h.
E)1,5 h.
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
D
Resolução comentada
Na mesma posição e geometria de medição, a taxa de contagens acompanha a atividade da amostra, desprezando o fundo.
$$\frac{A_f}{A_i}=\frac{80}{1280}=\frac1{16}$$
$$\frac1{16}=\left(\frac12\right)^4$$
Passaram quatro meias-vidas em cinco horas.
$$T_{1/2}=\frac54=1{,}25\,\mathrm h$$
A distância de 0,5 m permanece igual e não exige correção geométrica entre as medidas.
Alternativa correta: D.
Q25
Física Moderna — Física Quântica — Temas históricos e suas relações físicas
Na passagem do século XIX para o século XX, várias questões e fenômenos que eram temas de discussão e pesquisa começaram a ser esclarecidos graças a ideias que, mais tarde, viriam a constituir a área da física hoje conhecida como Mecânica Quântica. Na primeira coluna da tabela abaixo, estão listados três desses temas; na segunda, equações fundamentais relacionadas às soluções encontradas. Assinale a alternativa que associa corretamente os temas apontados na primeira coluna às respectivas equações, listadas na segunda coluna.
Temas e equações
Temas
Equações
1 — Radiação do corpo negro
(a) $\lambda=h/p$ — Postulado de Louis de Broglie
2 — Efeito fotoelétrico
(b) $P=\sigma ST^4$ — Lei de Stefan-Boltzmann
3 — Ondas de matéria
(c) $K=hf-W$ — Relação de Einstein
A)1(a) – 2(b) – 3(c)
B)1(a) – 2(c) – 3(b)
C)1(b) – 2(c) – 3(a)
D)1(b) – 2(a) – 3(c)
E)1(c) – 2(b) – 3(a)
Resposta pela análise física — UFRGS 2010
C
Resolução comentada
A radiação térmica de corpo negro tem potência associada à lei de Stefan-Boltzmann, proporcional à área e à quarta potência da temperatura: complemento (b).
$$P=\sigma ST^4$$
No efeito fotoelétrico, a energia cinética máxima resulta da energia do fóton menos a função trabalho: complemento (c).
$$K_{max}=hf-W$$
A onda de matéria tem comprimento associado ao momentum pela relação de de Broglie: complemento (a).
