Prova UFRGS 1998 — Física com Gabarito e Resolução

Mecânica — Velocidade no MRU

A tabela registra dados do deslocamento x em função do tempo t, referentes ao movimento retilíneo uniforme de um móvel. Qual é a velocidade desse móvel?

t (s)	x (m)
0	0
2	6
5	15
9	27

A)1/9 m/s.

B)1/3 m/s.

C)3 m/s.

D)9 m/s.

E)27 m/s.

Resolução comentada

A velocidade é a inclinação da relação entre posição e tempo. Entre 0 e 9 s, o móvel percorre 27 m. Assim, \(v=\Delta x/\Delta t=27\,\mathrm m/(9\,\mathrm s)=3\,\mathrm{m/s}\). Os outros pares da tabela dão a mesma razão.

Alternativa C.

Mecânica — Desaceleração no gráfico

O gráfico representa a variação do módulo da velocidade v de um corpo, em função do tempo.

Gráfico de velocidade por tempo com pontos Q a Z igualmente espaçados. Os trechos T–V e X–Z são descendentes, e X–Z tem queda maior.

A seqüência de letras que aparece no gráfico corresponde a uma sucessão de intervalos iguais de tempo. A maior desaceleração ocorre no intervalo delimitado pelas letras

A)Q e R.

B)R e T.

C)T e V.

D)V e X.

E)X e Z.

Resolução comentada

As marcas no eixo do tempo são igualmente espaçadas. A desaceleração pedida corresponde à queda mais rápida no gráfico. Os trechos T–V e X–Z têm a mesma duração, mas X–Z apresenta a maior queda vertical e, portanto, a inclinação mais negativa. O desenho passa abaixo do eixo perto de V, embora o enunciado chame \(v\) de módulo. A comparação entre os trechos descendentes segue o traçado fornecido.

Alternativa E.

Mecânica — Altura em queda livre

Uma pedra foi deixada cair do alto de uma torre e atingiu o chão com uma velocidade de 27 m/s. Supondo que, do início ao fim do movimento, o módulo da aceleração da pedra foi constante e igual a 9 m/s², qual é a altura da torre?

A)3,0 m.

B)13,5 m.

C)27,0 m.

D)40,5 m.

E)81,0 m.

Resolução comentada

A pedra parte do repouso. Tomando o sentido para baixo como positivo, \(v^2=v_0^2+2ah\). Logo \(h=(27\,\mathrm{m/s})^2/(2\cdot9\,\mathrm{m/s^2})=40{,}5\,\mathrm m\).

Alternativa D.

Mecânica — Aceleração no MHS

Uma massa M executa um movimento harmônico simples entre as posições x = - A e x = A, conforme representa a figura. Qual das alternativas refere-se corretamente aos módulos e aos sentidos das grandezas velocidade e aceleração da massa M na posição x = - A?

Eixo x horizontal orientado para a direita, com marcas −A, 0 e A.

A)A velocidade é nula, a aceleração é nula.

B)A velocidade é máxima e aponta para a direita; a aceleração é nula.

C)A velocidade é nula; a aceleração é máxima e aponta para a direita.

D)A velocidade é nula; a aceleração é máxima e aponta para a esquerda.

E)A velocidade é máxima e aponta para a esquerda; a aceleração é máxima e aponta para a direita.

Resolução comentada

Em \(x=-A\), a massa atinge um extremo e inverte o movimento, de modo que sua velocidade instantânea é zero. A aceleração satisfaz \(a=-\omega^2x\). Nesse ponto, \(a=+\omega^2A\), seu maior módulo, e aponta para a direita, em direção ao equilíbrio.

Alternativa C.

Mecânica — Peso e tensão

Joãozinho é um menino sem conhecimento científico, mas sabe lançar uma pedra amarrada a um barbante como ninguém. Ele ergue o braço, segura a extremidade livre do barbante em sua mão e aplica-lhe sucessivos impulsos. Assim ele faz a pedra girar em uma trajetória horizontal sobre a sua cabeça, até que, finalmente, a arremessa com precisão na direção desejada.

O que Joãozinho gostaria de explicar (mas não sabe) é a razão pela qual as duas extremidades do barbante esticado nunca chegam a ficar exatamente no mesmo plano horizontal. Por mais rápido que ele faça a pedra girar, a extremidade presa à pedra fica sempre abaixo da outra extremidade. Para resolver esta questão, é necessário identificar, dentre as forças exercidas sobre a pedra, aquela que impede que a extremidade presa à pedra se eleve ao mesmo nível da outra extremidade. Qual é essa força?

A)A força centrípeta.

B)A força de empuxo estático.

C)A força tangencial à trajetória.

D)A força de tensão no barbante.

E)A força peso.

Resolução comentada

Na trajetória horizontal, a aceleração vertical é nula. O peso aponta para baixo e precisa ser equilibrado pela componente vertical da tensão. Se o barbante ficasse horizontal, a tensão não teria componente vertical e a pedra aceleraria para baixo. O peso explica por que a extremidade presa à pedra permanece abaixo da mão.

Alternativa E.

Mecânica — Equilíbrio de torques

A figura representa uma barra homogênea AO, rígida e horizontal, de peso P . A barra é mantida em equilíbrio, sustentada numa extremidade pela articulação O e, na outra extremidade, por um cabo AB, preso a uma parede no ponto B.

Barra horizontal articulada em O à esquerda. O cabo liga A ao ponto B acima de O. O peso atua no centro da barra.

No ponto O, a força exercida pela articulação sobre a barra tem uma componente vertical que é

A)diferente de zero e dirigida para cima.

B)diferente de zero e dirigida para baixo.

C)diferente de zero e de sentido indefinido.

D)igual a zero.

E)igual, em módulo, ao peso P da barra.

Resolução comentada

Tomando torques em torno de O, a componente vertical da tensão atua a uma distância \(L\), enquanto o peso da barra homogênea atua a \(L/2\). Assim \(T_yL=P(L/2)\) e \(T_y=P/2\). O equilíbrio vertical exige \(R_y+T_y-P=0\), dando \(R_y=P/2\) para cima.

Alternativa A.

Mecânica — Força gravitacional

Um planeta imaginário, Terra Mirim, tem a metade da massa da Terra e move-se em torno do Sol em uma órbita igual à da Terra. A intensidade da força gravitacional entre o Sol e Terra Mirim é, em comparação à intensidade dessa força entre o Sol e a Terra,

A)o quádruplo.

B)o dobro.

C)a metade.

D)um quarto.

E)a mesma.

Resolução comentada

A lei da gravitação dá \(F=GM_\odot m/r^2\). Comparando a mesma posição orbital, \(r\) e a massa solar são iguais nos dois casos. Como Terra Mirim tem metade da massa da Terra, a força sobre ela também vale metade.

Alternativa C.

Mecânica — Watt-hora

O watt-hora é uma unidade de

A)trabalho.

B)potência.

C)força.

D)potência por unidade de tempo.

E)força por unidade de tempo.

Resolução comentada

Potência é energia por tempo, e um watt equivale a um joule por segundo. Multiplicar por uma hora dá \(1\,\mathrm{Wh}=(1\,\mathrm{J/s})(3600\,\mathrm s)=3600\,\mathrm J\). É uma unidade de energia, usada também para expressar trabalho.

Alternativa A.

Mecânica — Energia cinética no MRU

Dois objetos A e B deslocam-se em movimento retilíneo uniforme, sendo a velocidade de A maior do que a de B. Qual dos gráficos da energia cinética (Ec) contra o tempo (t) representa corretamente essa situação?

Energias de A e B crescem, com A acima de B.

Energias de A e B crescem, com A acima de B e inclinação maior.

Energia de A cresce e cruza a linha horizontal de B.

Duas energias constantes, com A acima de B.

Energias crescem a partir do mesmo valor, com A mais inclinada.

Resolução comentada

Com massa e velocidade constantes, \(E_c=mv^2/2\) permanece constante para cada objeto. D é o único gráfico com duas linhas horizontais. A posição relativa das linhas é possível, por exemplo, se as massas forem iguais. Com massas desconhecidas, a velocidade maior por si só não determina qual energia é maior.

Alternativa D.

Q10

Mecânica — Quantidade de movimento e aceleração

Uma variação na quantidade de movimento de um corpo, entre dois instantes, está necessariamente associada à presença de

A)uma aceleração.

B)um trabalho mecânico.

C)uma trajetória circular.

D)uma colisão.

E)uma explosão.

Resolução comentada

Para um corpo de massa constante, \(\vec p=m\vec v\). Se o vetor quantidade de movimento muda, o vetor velocidade também muda, o que exige aceleração durante o intervalo. Uma mudança apenas na direção já satisfaz essa condição, mesmo sem variação da energia cinética.

Alternativa A.

Q11

Mecânica — Massa específica

Três cubos A, B e C, maciços e homogêneos, têm o mesmo volume de 1 cm³. As massas desses cubos são, respectivamente, 5 g, 2 g e 0,5 g. Em qual das alternativas os cubos aparecem em ordem crescente de massa específica?

A)A, B e C.

B)C, B e A.

C)A, C e B.

D)C, A e B.

E)B, A e C

Resolução comentada

A massa específica é \(\rho=m/V\). Como cada cubo tem \(1\,\mathrm{cm^3}\), as densidades de A, B e C são 5, 2 e \(0{,}5\,\mathrm{g/cm^3}\), respectivamente. A ordem crescente é C, B, A.

Alternativa B.

Q12

Mecânica — Pressão hidrostática

Dois recipientes A e B têm bases circulares com mesmo raio r, sendo A um cone reto e B um cilindro reto. Ambos contêm água e estão cheios até à mesma altura h, conforme representa a figura.

Cone A e cilindro B com mesmo raio de base r e mesma altura de água h.

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.

O peso da água contida em A é .......... peso da água contida em B, e a pressão exercida pela água sobre a base de A é .......... pressão exercida pela água sobre a base de B.

A)o dobro do - a metade da

B)um terço do - igual à

C)a metade do - a metade da

D)um terço do - o dobro da

E)igual ao - igual à

Resolução comentada

Com a mesma base e altura, o cone contém \(\pi r^2h/3\) e o cilindro contém \(\pi r^2h\). Como o fluido é o mesmo, o peso no cone vale um terço do peso no cilindro. A pressão da água no fundo depende da profundidade, \(p=\rho gh\), igual nos dois recipientes.

Alternativa B.

Q13

Termologia — Fusão e calor específico

A mesma quantidade de energia que é necessária para derreter 200 g de gelo a 0 °C é transferida a um corpo de outro material, com massa de 2 kg, fazendo sua temperatura aumentar 40 °C. Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo é L = 334 kJ/kg, pode-se afirmar que o calor específico do material do segundo corpo é

A)0,835 J/(kg K)

B)1,670 J/(kg K)

C)0,835 kJ/(kg K)

D)1,670 kJ/(kg K)

E)835,0 kJ/(kg K)

Resolução comentada

Derreter \(0{,}200\,\mathrm{kg}\) de gelo exige \(Q=mL=0{,}200\cdot334=66{,}8\,\mathrm{kJ}\). O outro corpo recebe esse calor e sua temperatura sobe \(40\,\mathrm K\). Portanto \(c=Q/(m\Delta T)=66{,}8/(2\cdot40)=0{,}835\,\mathrm{kJ/(kg\,K)}\).

Alternativa C.

Q14

Termologia — Dilatação linear

Uma barra retilínea e uniforme, feita de um material cujo coeficiente de dilatação linear é positivo e independente da temperatura, recebe calor de uma fonte térmica. Entre os gráficos abaixo, qual o que melhor representa a variação ΔL do comprimento da barra como função da variação ΔT de sua temperatura?

Curva crescente com inclinação crescente.

Curva crescente com inclinação decrescente.

Resolução comentada

Com coeficiente \(\alpha\) constante, a variação do comprimento é \(\Delta L=\alpha L_0\Delta T\). Se \(\Delta T=0\), a variação é zero. Como \(\alpha L_0>0\), o gráfico é uma reta crescente pela origem.

Alternativa E.

Q15

Termologia — Ciclo no diagrama pressão–volume

Um sistema constituído por uma amostra de gás ideal realiza o ciclo termodinâmico representado no diagrama P-V da figura abaixo, sendo o ciclo percorrido no sentido anti-horário.

Ciclo no plano P–V, com I em (V₀,P₀), J em (2V₀,P₀), K acima de J e L em pressão 2P₀.

Considere as afirmações abaixo, referentes ao ciclo termodinâmico representado

I. entre os pontos I e J, o sistema realiza um trabalho igual a P₀V₀;

II. entre os pontos J e K, não há transferência de energia ao sistema;

III. entre os pontos I e L, não há variação na energia interna do sistema.

Quais delas estão corretas?

A)Apenas I.

B)Apenas I e II.

C)Apenas I e III.

D)Apenas II e III.

E)I, II e III.

Resolução comentada

De I a J, a pressão é \(P_0\) e o volume cresce de \(V_0\) a \(2V_0\). O trabalho vale \(P_0V_0\), confirmando I. De J a K, o volume fica fixo, mas a pressão e a temperatura sobem. A energia interna aumenta por absorção de calor, tornando II falsa. O produto \(PV\) é maior em L do que em I, então a temperatura e a energia interna também são maiores. III é falsa.

Alternativa A.

Q16

Termologia — Primeira lei da termodinâmica

Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q = 100 J e realiza o trabalho W = 70 J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás

A)aumentou 170 J.

B)aumentou 100 J.

C)aumentou 30 J.

D)diminuiu 70 J.

E)diminuiu 30 J.

Resolução comentada

O calor recebido é positivo e o trabalho realizado pelo gás retira energia do sistema. Com a convenção \(\Delta U=Q-W\), resulta \(\Delta U=100\,\mathrm J-70\,\mathrm J=30\,\mathrm J\). A energia interna aumentou.

Alternativa C.

Q17

Termologia — Compressão de gás ideal

Um gás ideal sofre uma compressão adiabática durante a qual sua temperatura absoluta passa de T para 4 T. Sendo P a pressão inicial, podemos afirmar que a pressão final será

A)menor do que P.

B)igual a P.

C)igual a 2P.

D)igual a 4P.

E)maior do que 4P.

Resolução comentada

Para a mesma amostra, \(PV=nRT\). Portanto \(P_f/P=4V_i/V_f\). Como a compressão reduz o volume, \(V_i/V_f>1\), e a pressão final supera \(4P\).

Alternativa E.

Q18

Eletricidade — Superposição de forças elétricas

Duas partículas, cada uma com carga elétrica positiva q, estão colocadas nas posições A e B, conforme indica a figura abaixo. Outra partícula, com carga elétrica negativa -q, ocupa a posição C. A força elétrica exercida sobre a carga em B, devido às cargas em A e C, tem módulo 2F.

A, B e C alinhados, com AB=BC=d. P está no meio de AB.

Se a carga que está em A for colocada na posição P, a força elétrica exercida sobre a carga em B terá módulo

A)1 F.

B)2 F.

C)3 F.

D)4 F.

E)5 F.

Resolução comentada

Em B, A repele e C atrai, ambas para a direita. Como as duas distâncias inicialmente valem \(d\), cada força tem módulo \(F\). Em P, a carga positiva fica à distância \(d/2\) de B. Pela lei de Coulomb, sua contribuição quadruplica, enquanto a de C continua igual a \(F\). A resultante vale \(5F\).

Alternativa E.

Q19

Eletricidade — Carga negativa em campo uniforme

Duas grandes placas carregadas eletricamente, colocadas uma acima da outra paralelamente ao solo, produzem entre si um campo elétrico que pode ser considerado uniforme. O campo está orientado verticalmente e aponta para baixo.

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.

Uma partícula com carga negativa é lançada horizontalmente na região entre as placas. À medida que a partícula avança, sua trajetória .........., enquanto o módulo de sua velocidade .......... . (Considere que os efeitos da força gravitacional e da influência do ar podem ser desprezados.)

A)se encurva para cima - aumenta

B)se encurva para cima - diminui

C)se mantém retilínea - aumenta

D)se encurva para baixo - aumenta

E)se encurva para baixo - diminui

Resolução comentada

A força \(\vec F=q\vec E\) sobre a carga negativa aponta para cima, em sentido oposto ao campo. A velocidade horizontal permanece constante e surge uma componente vertical crescente. A trajetória se curva para cima e o módulo da velocidade aumenta.

Alternativa A.

Q20

Eletricidade — Trabalho da força elétrica

Uma carga elétrica puntiforme positiva é deslocada ao longo dos três segmentos indicados na figura abaixo, AB , BC e CA , em uma região onde existe um campo elétrico uniforme, cujas linhas de força estão também representadas na figura.

Campo para a direita, A e B no mesmo nível e C diretamente acima de B.

Assinale a alternativa correta.

A)De A até B a força elétrica realiza sobre a carga um trabalho negativo.

B)De A até B a força elétrica realiza sobre a carga um trabalho nulo.

C)De A até B a força elétrica realiza sobre a carga um trabalho de módulo igual a |W₍CA₎| cos θ, onde |W₍CA₎| é o módulo do trabalho realizado por esta força entre C e A.

D)De B até C a força elétrica realiza sobre a carga um trabalho nulo.

E)De B até C a força elétrica realiza sobre a carga um trabalho igual àquele realizado entre A e B.

Resolução comentada

O campo uniforme aponta horizontalmente para a direita. Para a carga positiva, o trabalho em cada trecho é \(W=qE\Delta x\), em que \(\Delta x\) é o deslocamento horizontal. De B a C, o deslocamento é vertical, de modo que \(\Delta x=0\) e o trabalho é nulo.

Alternativa D.

Q21

Eletricidade — Resistência e potência nominal

O rótulo de uma lâmpada contém a seguinte inscrição: "120 V, 60 W". Quando submetida à tensão indicada de 120 V, a resistência elétrica dessa lâmpada é

A)2 Ω.

B)60 Ω.

C)120 Ω.

D)240 Ω.

E)7200 Ω.

Resolução comentada

Na tensão nominal, \(P=U^2/R\). Substituindo os dados do rótulo, \(R=(120\,\mathrm V)^2/(60\,\mathrm W)=240\,\Omega\).

Alternativa D.

Q22

Eletricidade — Potência no paralelo

No circuito da figura abaixo, o amperímetro A registra uma corrente i = 0,2 A. Cada um dos três resistores representados na figura tem resistência R = 40 Ω. Qual é a potência dissipada pelo par de resistores associados em paralelo?

Amperímetro e um resistor em série com dois resistores em paralelo.

A)0,8 W.

B)1,6 W.

C)3,2 W.

D)8,0 W.

E)16,0 W.

Resolução comentada

A corrente de \(0{,}2\,\mathrm A\) medida pelo amperímetro é a corrente total que chega ao paralelo. Os dois resistores de \(40\,\Omega\) equivalem a \(20\,\Omega\). Assim, a potência total dissipada no par é \(P=I^2R_\mathrm{eq}=(0{,}2\,\mathrm A)^2(20\,\Omega)=0{,}8\,\mathrm W\).

Alternativa A.

Q23

Eletromagnetismo — Campo produzido por uma corrente

Quando a chave C está fechada, o circuito da figura abaixo é percorrido por uma corrente elétrica, observando-se no ponto P um campo magnético de módulo B. (Considere que o campo magnético terrestre pode ser desprezado.)

Circuito com fonte, chave e dois resistores em série. P fica à direita, fora do circuito.

Se os dois resistores do circuito forem substituídos por dois outros, cada um com resistência R/2, o módulo do campo magnético observado no ponto P será

A)B/4.

B)B/2.

C)B.

D)2B.

E)4B.

Resolução comentada

Os resistores em série somam inicialmente \(2R\). Com dois resistores de \(R/2\), a resistência total passa a \(R\) e a corrente dobra sob a mesma tensão. Como a geometria permanece fixa, o campo em P é proporcional à corrente e passa a \(2B\).

Alternativa D.

Q24

Eletromagnetismo — Composição de campos magnéticos

Em certa localidade, a componente horizontal do campo magnético terrestre tem módulo BH.

Uma agulha de bússola, que só pode se mover no plano horizontal, encontra-se alinhada com esse componente. Submetendo a bússola à ação de um campo magnético adicional, dirigido horizontalmente na direção perpendicular a Bₕ , a agulha assume nova posição de equilíbrio, ficando orientada a 45º em relação à direção original.

Pode-se concluir que o módulo do campo adicional é

A)\(B_H/\sqrt2\)

B)\(B_H/2\)

C)\(B_H\)

D)\(\sqrt2 B_H\)

E)\(2B_H\)

Resolução comentada

A agulha aponta na direção da soma dos campos horizontais. Como o campo adicional é perpendicular ao terrestre, \(\tan45^\circ=B_\mathrm{adicional}/B_H=1\). Logo o campo adicional tem módulo \(B_H\).

Alternativa C.

Q25

Eletromagnetismo — Fluxo em uma espira girante

Instrução: o enunciado e a figura abaixo referem-se às questões de números 25 e 26.

A figura representa uma espira condutora retangular num campo magnético uniforme B que tem a direção do eixo x. A espira pode girar em torno do eixo y. Designamos por θ o ângulo de giro formado pelo plano da espira com o eixo z.

Vista ao longo do eixo y. O campo aponta no sentido positivo de x. A linha azul é a projeção do plano da espira e faz ângulo θ com o eixo z. — Esquema reconstituído a partir do enunciado, em vista ao longo do eixo y.

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.

O fluxo magnético através da espira é máximo quando θ é igual a .......... e nulo quando θ é igual a .......... .

A)zero - 45º

B)zero - 90º

C)zero - 180º

D)90º - zero

E)90º - 180º

Resolução comentada

Com \(\theta=0\), o plano da espira contém os eixos y e z. Sua normal está alinhada com o campo, que aponta ao longo de x. Nessa orientação, o módulo do fluxo vale \(BA\), seu máximo. A \(90^\circ\), o campo está no plano da espira e o fluxo é zero.

Alternativa B.

Q26

Eletromagnetismo — Inversão da corrente induzida

Instrução: o enunciado e a figura abaixo referem-se às questões de números 25 e 26.

A cada ciclo completo descrito pela espira em torno do eixo y, a partir da posição em que ela se encontra na figura, o sentido da corrente elétrica induzida na espira se inverte

A)uma vez.

B)duas vezes.

C)três vezes.

D)quatro vezes.

E)cinco vezes.

Resolução comentada

Para giro uniforme, o fluxo pode ser escrito \(\Phi=BA\cos\theta\), e a força eletromotriz induzida é proporcional a \(\sin\theta\). Em uma volta, o fluxo passa por um máximo e um mínimo. A taxa de variação muda de sinal em cada extremo, invertendo a corrente duas vezes por ciclo.

Alternativa B.

Q27

Ondulatória — Frequência das cores

As cores azul, verde e vermelho estão na ordem crescente de seus comprimentos de onda. São cores monocromáticas, produzidas por três diferentes lasers. Qual das alternativas coloca essas cores em ordem crescente de suas freqüências?

A)Azul, verde e vermelho.

B)Azul, vermelho e verde.

C)Vermelho, verde e azul.

D)Vermelho, azul e verde.

E)Verde, azul e vermelho.

Resolução comentada

Comparadas num mesmo meio sem dispersão, como o vácuo, as ondas satisfazem \(f=c/\lambda\). A cor de maior comprimento de onda tem a menor frequência. Assim, a ordem crescente de frequência é vermelho, verde e azul.

Alternativa C.

Q28

Óptica — Dispersão no vidro

A tabela apresenta os valores do índice de refração do vidro flint, em relação ao ar, para diversas cores da luz visível.

Cor	Índice de refração
Violeta	1,607
Azul	1,594
Verde	1,581
Amarelo	1,575
Vermelho	1,569

Um feixe de luz branca, proveniente do ar, atinge obliquamente uma lâmina desse vidro, com um ângulo de incidência bem determinado. O feixe sofre dispersão ao ser refratado nessa lâmina, separando-se nas diversas cores que o compõem. Qual das alternativas estabelece uma relação correta para os correspondentes ângulos de refração das cores vermelho, verde e azul, respectivamente?

A)θ vermelho > θ verde > θ azul

B)θ vermelho > θ verde = θ azul

C)θ vermelho = θ verde < θ azul

D)θ vermelho < θ verde < θ azul

E)θ vermelho < θ verde > θ azul

Resolução comentada

Para o mesmo ângulo de incidência, a lei de Snell dá \(\sin\theta_r=n_\mathrm{ar}\sin\theta_i/n_\mathrm{vidro}\). A tabela mostra que o índice é menor para o vermelho, intermediário para o verde e maior para o azul. Portanto \(\theta_\mathrm{vermelho}>\theta_\mathrm{verde}>\theta_\mathrm{azul}\).

Alternativa A.

Q29

Óptica — Imagem em espelho convexo

A imagem de um objeto real, formada por um espelho convexo, é sempre

A)real, invertida e maior do que o objeto.

B)real, direita e menor do que o objeto.

C)real, direita e maior do que o objeto.

D)virtual, invertida e maior do que o objeto.

E)virtual, direita e menor do que o objeto.

Resolução comentada

Os raios refletidos divergem. Seus prolongamentos se encontram atrás do espelho, entre o foco e o vértice, formando uma imagem virtual. Para um objeto real, a ampliação é positiva e menor que um. Assim, a imagem é direita e menor.

Alternativa E.

Q30

Óptica — Imagem real em lente

Um objeto real está situado a 12 cm de uma lente. Sua imagem, formada pela lente, é real e tem uma altura igual à metade da altura do objeto. Tendo em vista essas condições, considere as afirmações abaixo.

I. A lente é convergente.

II. A distância focal da lente é 6 cm.

III. A distância da imagem à lente é 12 cm.

Quais delas estão corretas?

A)Apenas I.

B)Apenas I e II.

C)Apenas I e III.

D)Apenas II e III.

E)I, II e III.

Resolução comentada

Uma lente divergente não forma imagem real de um objeto real. A ampliação em módulo vale \(p'/p=1/2\), então \(p'=6\,\mathrm{cm}\). Pela equação de Gauss, \(1/f=1/12+1/6=1/4\,\mathrm{cm^{-1}}\), resultando em \(f=4\,\mathrm{cm}\). Apenas I é correta.

Alternativa A.

Q31

Ondulatória — Ressonância mecânica

Quando você anda em um velho ônibus urbano, é fácil perceber que, dependendo da freqüência de giro do motor, diferentes componentes do ônibus entram em vibração. O fenômeno físico que está se produzindo neste caso é conhecido como

A)eco.

B)dispersão.

C)refração.

D)ressonância.

E)polarização.

Resolução comentada

O motor aplica vibrações periódicas à estrutura do ônibus. Quando a frequência da excitação se aproxima de uma frequência natural de um componente, a amplitude desse componente aumenta. É a ressonância, que explica por que peças diferentes vibram mais em rotações diferentes.

Alternativa D.

Q32

Ondulatória — Onda sonora estacionária

Em uma onda sonora estacionária, no ar, a separação entre um nodo e o ventre mais próximo é de 0,19 m. Considerando-se a velocidade do som no ar igual a 334 m/s, qual é o valor aproximado da freqüência dessa onda?

A)1760 Hz.

B)880 Hz.

C)586 Hz.

D)440 Hz.

E)334 Hz.

Resolução comentada

Um nó e o ventre mais próximo distam \(\lambda/4\). Portanto \(\lambda=4(0{,}19\,\mathrm m)=0{,}76\,\mathrm m\). A frequência vale \(f=v/\lambda=334/0{,}76\simeq440\,\mathrm{Hz}\).

Alternativa D.

Q33

Ondulatória — Efeito Doppler

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.

O alarme de um automóvel está emitindo som de uma determinada freqüência. Para um observador que se aproxima rapidamente deste automóvel, esse som parece ser de .......... freqüência. Ao afastar-se, o mesmo observador perceberá um som de .......... freqüência.

A)maior - igual

B)maior - menor

C)igual - igual

D)menor - maior

E)igual - menor

Resolução comentada

Ao se aproximar de uma fonte sonora parada, o observador encontra mais frentes de onda a cada segundo do que encontraria em repouso. A frequência percebida aumenta. Ao se afastar, encontra menos frentes a cada segundo e a frequência percebida diminui.

Alternativa B.

Q34

Física moderna — Comportamento ondulatório e fótons

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.

Segundo a interpretação vigente, a radiação eletromagnética tem uma natureza bastante complexa. Em fenômenos como interferência e difração, por exemplo, ela apresenta um comportamento .......... . Em processos de emissão e absorção, por outro lado, ela pode apresentar comportamento .........., sendo, nesses casos, descrita por "pacotes de energia" (fótons) que se movem no vácuo com velocidade c ≅ 300.000 km/s e têm massa .......... .

A)ondulatório - ondulatório - nula

B)ondulatório - corpuscular - nula

C)corpuscular - ondulatório - diferente de zero

D)corpuscular - corpuscular - nula

E)ondulatório - corpuscular - diferente de zero

Resolução comentada

Interferência e difração mostram o comportamento ondulatório da radiação. Na emissão e na absorção, a energia pode ser trocada em quantidades discretas \(E=hf\). Esses quanta são fótons, com massa de repouso nula e velocidade \(c\) no vácuo.

Alternativa B.

Q35

Física moderna — Meia-vida radioativa

Supondo que a meia-vida de um isótopo radioativo seja um dia, após 48 horas a quantidade restante deste isótopo será

A)1/2 da quantidade inicial.

B)1/4 da quantidade inicial.

C)1/24 da quantidade inicial.

D)1/48 da quantidade inicial.

E)zero.

Resolução comentada

Quarenta e oito horas correspondem a duas meias-vidas de 24 horas. A quantidade cai à metade no primeiro dia e à metade do restante no segundo. Logo sobra \((1/2)^2=1/4\) da quantidade inicial.

Alternativa B.

UFRGS · 1998 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova