Prova UNISC Verão 2022 — Física com Gabarito e Resolução

Q20

Mecânica — Cinemática — Rapidez média na corrida

Na final da modalidade de 400 m com barreiras da Olimpíada de Tóquio deste ano, os três atletas medalhistas completaram a prova em menos de 47 s. O primeiro a cruzar a chegada foi o norueguês Karsten Warholm, com o tempo de 45,94 s; o segundo, foi o norte-americano Rai Benjamin, com o tempo de 46,17 s; e o terceiro colocado foi o brasileiro Alison dos Santos, que finalizou a prova com o tempo de 46,72 s.

Qual a diferença entre as velocidades médias do primeiro e do terceiro colocados nessa corrida? Considere apenas duas casas após a vírgula.

A)0,14 m/s.

B)8,70 m/s.

C)2,64 m/s.

D)0,78 m/s.

E)0,47 m/s.

Resolução comentada

A prova pede a rapidez média, calculada com os 400 m percorridos na pista. Usamos os tempos do primeiro e do terceiro colocados. $$v_1=\frac{400\,\mathrm m}{45{,}94\,\mathrm s},\qquad v_3=\frac{400\,\mathrm m}{46{,}72\,\mathrm s}.$$

Mantendo as casas decimais até a subtração, obtemos $v_1-v_3\approx0{,}14536\,\mathrm{m/s}$. A alternativa A, indicada no gabarito, conserva as duas primeiras casas decimais por truncamento. Com arredondamento usual, o valor seria 0,15 m/s.

Alternativa A.

Q21

Termologia — Termometria — Escalas Celsius e Fahrenheit

Para a realização de medidas cotidianas de temperaturas utilizam-se os termômetros, que podem permitir leituras em duas escalas, Celsius e Fahrenheit. No Brasil, é a utilizada a escala Celsius e nos Estados Unidos, a escala Fahrenheit. Na escala Celsius, o intervalo de valores entre os pontos de gelo e de vapor (sob pressão normal) é de 100 unidades, enquanto, na escala Fahrenheit, é de 180 unidades. Durante a pandemia experimentamos a necessidade de aferição da temperatura para a entrada em alguns locais. Em uma dessas aferições, um brasileiro apresentou a medida de 36,5°C de temperatura. Se ele estivesse nos Estados Unidos, qual seria o valor medido na escala usada naquele país?

A)42,7.

B)65,7.

C)97,7.

D)33,7.

E)68,5.

Resolução comentada

O ponto de gelo corresponde a 0 °C e a 32 °F. Como o intervalo entre os pontos de gelo e vapor mede 100 graus Celsius e 180 graus Fahrenheit, cada grau de variação em Celsius equivale a $180/100=1{,}8$ grau de variação em Fahrenheit.

A leitura de 36,5 °C está 36,5 graus acima do ponto de gelo. Na escala Fahrenheit, somamos o intervalo convertido à leitura de 32 °F. $$T_F=\left(32+\frac{180}{100}\cdot36{,}5\right)\,{}^\circ\mathrm F=97{,}7\,{}^\circ\mathrm F.$$

Alternativa C.

Q22

Mecânica — Estática — Máquinas simples

Na dinâmica, são considerados máquinas simples os dispositivos que facilitam o deslocamento de objetos (ou realização de outras tarefas que utilizam o emprego de forças) com necessidade de emprego de uma força menor do que se não fosse aplicado o dispositivo. Nesse contexto, assinale a alternativa que apresenta exemplos de máquinas simples.

A)sistema de polias, corda e tesoura.

B)maçaneta, dobradiça e escada.

C)plano inclinado, atrito e dobradiça.

D)rodas, alavancas e atrito.

E)alavanca, plano inclinado e sistema de polias.

Resolução comentada

Na alavanca, um braço de aplicação maior permite equilibrar o mesmo torque com uma força menor. No plano inclinado, elevar a carga por uma rampa mais longa reduz a força necessária para vencer a componente do peso ao longo do plano. Em um sistema de polias móveis, vários segmentos da corda sustentam a carga e dividem o esforço necessário.

Nos três casos ideais, a redução da força vem acompanhada de um aumento da distância percorrida no ponto de aplicação. O atrito é uma força, e uma corda sozinha pode transmitir a força, mas não constitui o sistema de polias. A alternativa E reúne os três exemplos.

Alternativa E.

Q23

Eletricidade — Eletrodinâmica — Corrente e resistores em série

As descargas atmosféricas, conhecidas como raios ou relâmpagos, parecem para o olho humano como descargas elétricas contínuas, mas, geralmente, são formadas por múltiplas descargas, denominadas descargas de retorno, que ocorrem em intervalos de tempo muito curto. A descarga de retorno quando alcança o solo pode apresentar um pico de corrente elétrica de cerca de 30 kA.

http://www.inpe.br/webelat/rindat/menu/desc.atm/.

Essa medida de corrente elétrica é quantas vezes maior do que a corrente elétrica em um circuito composto por uma fonte de 60 V e duas resistências iguais de 10 Ω, associadas em série?

A)10.000.

B)2.500.

C)10.

D)250.

E)5.000.

Resolução comentada

Os resistores estão em série, de modo que a mesma corrente passa pelos dois e suas resistências se somam. A resistência equivalente é $10\,\Omega+10\,\Omega=20\,\Omega$. Pela lei de Ohm, a corrente do circuito é $60\,\mathrm V/(20\,\Omega)=3\,\mathrm A$.

O pico da descarga é $30\,\mathrm{kA}=30\,000\,\mathrm A$. Comparando as correntes na mesma unidade, $$\frac{30\,000\,\mathrm A}{3\,\mathrm A}=10\,000.$$ O pico é 10.000 vezes a corrente do circuito.

Alternativa A.