Vestibular de Inverno UPF 2002 (2002.2) · Física: Q31–Q45 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. O arquivo da prova não traz o gabarito oficial: gabarito preliminar, obtido pela resolução comentada.
Dados da prova
UPF 2002.2
Física: Q31–Q45
Prova tipo A
Gabarito preliminar (resolvido)
Caderno tipo A. O gabarito oficial desta edição não consta do arquivo da prova: as respostas foram obtidas pela resolução de cada questão e devem ser conferidas com o gabarito divulgado pela UPF.
Q31
Mecânica — Cinemática — Gráfico v × t de um movimento em três fases
Um carro, partindo do repouso, desloca-se em uma rua plana e retilínea, mantendo-se durante 1 minuto com aceleração de $1\text{ m/s}^2$. A seguir, sua velocidade permanece constante durante 40 segundos e, depois, continua com aceleração constante igual, em módulo, a $0{,}5\text{ m/s}^2$ até parar. O gráfico que melhor representa a velocidade em função do tempo é
A)
Gráfico indicado em a).
B)
Gráfico indicado em b).
C)
Gráfico indicado em c).
D)
Gráfico indicado em d).
E)
Gráfico indicado em e).
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
B
Resolução comentada
Fase 1: $v=a\,t=1\cdot60=60\text{ m/s}$ em $t=60\text{ s}$.
Fase 2: velocidade constante de 60 m/s por 40 s, até $t=100\text{ s}$.
Fase 3: a velocidade cai a zero com $a=0{,}5\text{ m/s}^2$:
O gráfico correto tem a rampa até 60 m/s em 60 s, o trecho horizontal até 100 s e a reta decrescente até 220 s, sem passar por valores negativos.
Q32
Mecânica — Gravitação — Massa e peso na Lua
Um astronauta na Lua, onde a aceleração gravitacional é aproximadamente $1{,}7\text{ m/s}^2$, pesa 125 N. Portanto, a massa desse astronauta é, em kg, aproximadamente de
Os módulos das velocidades são inversamente proporcionais às massas.
Q34
Mecânica — Estática — Equilíbrio de uma escada apoiada
Uma escada homogênea de 50 kg é apoiada por uma parede vertical e por um piso horizontal rugoso com o qual ela forma $50^\circ$. A força que esse piso horizontal faz para que a escada se mantenha em equilíbrio é
A)
Seta indicada em a).
B)
Seta indicada em b).
C)
Seta indicada em c).
D)
Seta indicada em d).
E)
Seta indicada em e).
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
D
Resolução comentada
Sobre a escada atuam o peso (vertical, para baixo), a reação da parede (horizontal, empurrando a escada para longe da parede) e a força do piso.
Na vertical, a normal do piso equilibra o peso: $N=P$ (para cima).
Na horizontal, o atrito do piso equilibra a reação da parede: ele aponta para a parede.
A força total do piso é a soma vetorial da normal e do atrito: aponta para cima e para o lado da parede.
Q35
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e peso aparente de uma pedra
Uma pedra submersa na água e amarrada a uma corda é puxada para cima por uma pessoa. Observa-se que é relativamente fácil puxá-la enquanto ela está imersa na água, mas isso se torna mais difícil quando fora dela. Em relação a esse fato, a afirmativa correta é
A)
O peso da pedra é menor quando ela se encontra imersa na água.
B)
O material da pedra torna-se menos denso dentro da água.
C)
O empuxo da água é maior do que o peso desta.
D)
O empuxo da água sobre a pedra anula o peso desta.
E)
A força necessária para içar a pedra dentro da água é igual à diferença entre o peso da pedra e o empuxo da água sobre ela.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
E
Resolução comentada
Dentro da água, a pedra recebe o empuxo vertical para cima. Para içá-la com velocidade constante, a tração na corda deve equilibrar o peso menos o empuxo:
$$T=P-E$$
Fora da água, $E=0$ (desprezando o ar), e a tração é todo o peso, por isso o esforço é maior. O peso e a densidade da pedra não mudam.
Considere uma certa quantidade de gás perfeito passando por uma transformação isotérmica. Sendo $p$ a pressão e $V$ o volume, os pares de pontos ($p$, $V$) que podem representar essa transformação são:
A)
$p=1$; $V=2$ e $p=2$; $V=8$
B)
$p=3$; $V=1$ e $p=6$; $V=2$
C)
$p=2$; $V=2$ e $p=6$; $V=6$
D)
$p=3$; $V=9$ e $p=4$; $V=16$
E)
$p=4$; $V=2$ e $p=8$; $V=1$
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
E
Resolução comentada
Em uma transformação isotérmica de um gás perfeito, $p\,V$ é constante. Testando os pares:
$$4\cdot2=8\quad\text{e}\quad8\cdot1=8$$
Nos demais, os produtos são diferentes (2 e 16; 3 e 12; 4 e 36; 27 e 64).
Q37
Termologia — Calorimetria — Calor específico e massa de fluido refrigerante
Um aluno constata que o motor de um carro pode ser refrigerado tanto a ar como a água. Para tal verifica que a razão entre as massas de ar e de água, para proporcionar a mesma refrigeração no motor do carro, deverá ser igual a: (sabe-se que os calores específicos do ar e da água são respectivamente $0{,}25\text{ cal/g}\cdot\text{°C}$ e $1{,}0\text{ cal/g}\cdot\text{°C}$)
A)
1,0
B)
1,2
C)
2,5
D)
4,0
E)
5,5
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
D
Resolução comentada
Para a mesma refrigeração, o calor absorvido é o mesmo, com a mesma variação de temperatura:
Termologia — Termometria — Propriedades que variam com a temperatura
Várias propriedades físicas variam com a temperatura. A propriedade física que não varia com a temperatura é
A)
a massa de mercúrio contida em um termômetro.
B)
a pressão dentro de um botijão de gás.
C)
a resistência elétrica de um material condutor.
D)
o comprimento de uma barra metálica.
E)
a densidade de um líquido.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
A
Resolução comentada
A massa de mercúrio no termômetro se conserva: o que varia, ao se aquecer, é o volume ocupado (ele dilata).
Já a pressão do gás, a resistência do condutor, o comprimento da barra e a densidade do líquido (que muda com o volume) variam com a temperatura.
Q39
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência em associações de resistores
Para construir um circuito elétrico têm-se três resistências elétricas de $10\ \Omega$, $15\ \Omega$ e $20\ \Omega$, respectivamente. Quando se aplica uma diferença de potencial de 220 volts em cada uma das situações abaixo, consome mais potência a da alternativa
A)
circuito com a resistência de $15\ \Omega$.
B)
circuito com a resistência de $20\ \Omega$.
C)
circuito com as resistências de 10 e $15\ \Omega$ em série.
D)
circuito com as resistências de 15 e $20\ \Omega$ em série.
E)
circuito com as resistências de 15 e $20\ \Omega$ em paralelo.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
E
Resolução comentada
Com a tensão fixa, a potência é:
$$P=\frac{U^2}{R_{eq}}$$
Maior potência corresponde a menor resistência equivalente. Os valores são: $15$, $20$, $25$ (série), $35$ (série) e $\dfrac{15\cdot20}{15+20}\approx8{,}6\ \Omega$ (paralelo). A menor é a do paralelo.
Assinale a afirmação que explica corretamente o fenômeno eletromagnético em questão:
A)
A corrente elétrica induzida é provocada quando uma carga elétrica corta as linhas de força de um campo magnético.
B)
Quando várias cargas elétricas percorrem um condutor com a mesma velocidade, não se produz ao redor delas o campo eletromagnético.
C)
Dois fios condutores que conduzem cargas elétricas no mesmo sentido se repelem.
D)
As linhas de força do campo magnético ao redor de um fio que conduz cargas elétricas são radiais.
E)
Só é possível induzir força eletromotriz quando existe um circuito fechado, imerso num campo magnético constante.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
A
Resolução comentada
Cargas em movimento (corrente) geram campo magnético ao redor do condutor. Correntes de mesmo sentido se atraem, e as linhas de campo ao redor de um fio são circunferências concêntricas, e não radiais.
Uma fem só é induzida se houver variação de fluxo, e portanto não em um campo constante. Dentre as afirmativas, a que associa a indução ao movimento de cargas cortando linhas de campo é a aceita, embora em termos modernos a indução se descreva pela variação do fluxo.
Q41
Eletricidade — Eletrodinâmica — Dependência da resistência elétrica
A resistência elétrica de um condutor depende de vários fatores. A alternativa que expressa corretamente essa dependência é
A)
A resistência elétrica de um condutor aumenta sempre com a temperatura.
B)
A resistência elétrica de um fio condutor metálico não aumenta quando a voltagem aplicada aumenta.
C)
Para aumentar o valor da resistência elétrica de um condutor ôhmico, deve-se diminuir a área de sua seção reta.
D)
Uma solução eletrolítica aumenta sua resistência quando se aumenta a temperatura desta.
E)
A resistência elétrica de um condutor elétrico é determinada pela fórmula $V\cdot i$.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
C
Resolução comentada
Pela segunda lei de Ohm:
$$R=\frac{\rho\,L}{A}$$
Diminuir a área $A$ aumenta $R$. As demais estão erradas: nos eletrólitos, a resistência diminui com a temperatura, e a fórmula $V\cdot i$ é a da potência. A afirmativa sobre a independência da voltagem vale só para condutor ôhmico a temperatura constante, e em um fio metálico real o aquecimento por efeito Joule a altera.
Q42
Eletricidade — Eletrostática — Cubo metálico carregado: potencial e campo
Considere um cubo metálico carregado positivamente com uma carga de 2 Coulomb. Neste caso,
A)
no interior do cubo não existe potencial elétrico;
B)
no exterior do cubo pode-se calcular o potencial pela fórmula: $V=k\cdot Q/R$;
C)
no interior do cubo, o campo elétrico é calculado por $E=V/L$, onde $L$ é o valor da aresta do cubo, $V$ é o potencial e $E$ é a intensidade do campo elétrico.
D)
o interior do cubo funciona como uma gaiola de Faraday;
E)
se forem dobradas as dimensões do cubo, a carga do mesmo reduz-se a um Coulomb.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
D
Resolução comentada
Em um condutor em equilíbrio eletrostático, as cargas ficam na superfície e o campo elétrico no interior é nulo: ele funciona como uma gaiola de Faraday (blindagem eletrostática).
O potencial interno não é nulo: é constante e igual ao da superfície. A fórmula $V=kQ/R$ vale para uma esfera, e não para um cubo, e a carga não se altera com as dimensões do condutor.
Q43
Óptica — Lentes — Imagens em lentes: afirmativas
Uma lente pode formar imagens reais ou virtuais; maiores, iguais ou menores em tamanho; invertidas ou diretas quanto à posição. É correto o que se afirma em
A)
Um objeto real, colocado a 15 cm de distância de uma lente convergente de distância focal 10 cm, possui uma imagem virtual.
B)
Uma lente divergente não pode formar uma imagem real de um objeto real.
C)
Somente uma lente divergente pode formar uma imagem maior que o objeto.
D)
Se uma lente aumenta 3 vezes o tamanho da imagem, então o objeto deve estar a uma distância maior do que duas vezes a distância focal.
E)
As imagens reais formadas no olho humano são diretas e menores do que os objetos.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
B
Resolução comentada
Lente divergente: a imagem de um objeto real é sempre virtual, direita e menor.
Verificando as demais: com $f=10\text{ cm}$ e $p=15\text{ cm}$, $\dfrac1{p'}=\dfrac1{10}-\dfrac1{15}$, e $p'=30\text{ cm}>0$, imagem real. Ampliação só ocorre em lente convergente, com o objeto entre o foco e a lente, ou entre $f$ e $2f$; no olho, a imagem real é invertida.
Q44
Óptica — Princípios da Óptica — Propagação da luz e princípio de Fermat
É correta a afirmativa
A)
A luz sempre se propaga em linha reta, independentemente do meio de propagação.
B)
A luz sempre percorre o caminho que corresponde ao menor tempo de percurso.
C)
A luz só obedece às leis da reflexão quando a superfície for perfeitamente polida.
D)
Na refração, a luz possui mais velocidade nos meios mais densos, como acontece com o som.
E)
Todas as freqüências luminosas se refratam num mesmo ângulo quando atravessam um prisma.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
B
Resolução comentada
Pelo princípio de Fermat, a trajetória real da luz entre dois pontos é a que leva o menor tempo.
As demais são falsas: a luz só se propaga em linha reta em meio homogêneo; as leis da reflexão valem também em superfícies rugosas (reflexão difusa); a luz é mais lenta nos meios mais refringentes; e o índice de refração do prisma depende da frequência, o que provoca a dispersão.
Q45
Óptica — Refração — Refração e dispersão da luz
Considere estas afirmações:
I. Quando a luz passa do meio ar para o meio vidro, cujo índice de refração é 3/2, sua velocidade passa de 340 m/s para 510 m/s.
II. Quando a luz passa da água para o ar, sua velocidade aumenta necessariamente.
III. Quando a luz branca atravessa um prisma, ela se decompõe nas diversas cores do arco-íris, pois o índice de refração do prisma varia conforme a freqüência luminosa.
É correto o que se afirma em
A)
I e II apenas.
B)
I e III apenas.
C)
II e III apenas.
D)
II apenas.
E)
III apenas.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2002.2
C
Resolução comentada
Em I, a velocidade em um meio de índice $n$ é $v=c/n$: ao entrar no vidro, a velocidade diminui (e 340 m/s é a do som, e não a da luz no ar). I é falsa.
Em II, o índice da água é maior que o do ar, e a velocidade da luz aumenta ao passar da água para o ar (verdadeira).
Em III, o índice do prisma depende da frequência, e as cores se refratam em ângulos diferentes: é a dispersão (verdadeira).
