Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2004.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2004 (2004.1) · Física: Q25–Q36 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. O arquivo da prova não traz o gabarito oficial: gabarito preliminar, obtido pela resolução comentada.

Q25
Mecânica — Cinemática — Lançamento horizontal: velocidade inicial

Um aluno lança uma bola de massa 200 g, por sobre uma mesa horizontal e plana, a uma altura do solo igual a 1,80 m. A bola cai a 1,2 m do pé da mesa. Esse aluno pode afirmar que a velocidade com que a bola foi lançada, da mesa, é, em m/s, de: (considere $g=10\text{ m/s}^2$)

A)
2,0
B)
3,5
C)
5,5
D)
9,8
E)
10,5

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

A
Resolução comentada

Na vertical, a queda é livre. O tempo de queda é:

$$h=\frac{g\,t^2}{2}\;\Rightarrow\;1{,}8=5\,t^2\;\Rightarrow\;t=0{,}6\text{ s}$$

Na horizontal, o movimento é uniforme:

$$v_0=\frac{x}{t}=\frac{1{,}2}{0{,}6}=2{,}0\text{ m/s}$$

Q26
Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton e variação de velocidade

Uma caixa de 2 kg é arrastada por um estudante, que a movimenta num plano horizontal, por uma força constante e paralela a esse plano de 7 N, cujo atrito ele despreza para efeitos de cálculo. No instante inicial, a bola está em repouso e, no instante final, a mesma está com 21 m/s. O intervalo de tempo, obtido pelo estudante, para que essa variação de velocidade ocorra é, em segundos, de:

A)
5
B)
6
C)
12
D)
16
E)
21

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

B
Resolução comentada

A aceleração vem da segunda lei de Newton:

$$a=\frac{F}{m}=\frac{7}{2}=3{,}5\text{ m/s}^2$$

Com $a=\Delta v/\Delta t$:

$$\Delta t=\frac{21}{3{,}5}=6\text{ s}$$

Q27
Mecânica — Cinemática — Velocidade angular e velocidade linear

Uma pessoa mede o raio do pneu do carro e obtém 30 cm. Ao andar nesse veículo a 72 km/h, conclui que a velocidade angular desse carro é, aproximadamente, em rad/s, de:

A)
15
B)
22
C)
35
D)
57
E)
67

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

E
Resolução comentada

Convertendo as unidades, $v=72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$ e $R=0{,}30\text{ m}$. Então:

$$\omega=\frac{v}{R}=\frac{20}{0{,}30}\approx67\text{ rad/s}$$

Q28
Mecânica — Trabalho e Energia — Potência média de um elevador

Ao lado de um prédio em construção, um aluno observa que o elevador dessa obra faz subir uma carga de 1200 N a uma altura de 20 m, em 12 segundos. Logo, conclui que a potência média útil, realizada por esse elevador, em watts, é de:

A)
1000
B)
1500
C)
2000
D)
3000
E)
5000

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

C
Resolução comentada

O trabalho útil é o realizado contra o peso da carga:

$$\tau=F\,h=1200\cdot20=24000\text{ J}$$

A potência média é:

$$P=\frac{\tau}{\Delta t}=\frac{24000}{12}=2000\text{ W}$$

Q29
Mecânica — Estática — Equilíbrio de um ponto material sob duas forças inclinadas

Pendurada em um prédio está uma placa, que permanece em equilíbrio, sob a ação das forças $F_a$ e $F_b$, cujos valores indicam nos dinamômetros, respectivamente, 120 N e 200 N. De posse desses dados, conclui-se que o peso da placa é, em N, de: (considere $\cos53^\circ=0{,}6$ e $\sin53^\circ=0{,}8$)

Placa pendurada por dois dinamômetros: o de leitura Fa é horizontal e o de leitura Fb forma 53° com a horizontal; o peso da placa age verticalmente para baixo
A)
100
B)
160
C)
200
D)
290
E)
350

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

B
Resolução comentada

Na horizontal, a componente de $F_b$ equilibra $F_a$:

$$F_b\cos53^\circ=200\cdot0{,}6=120\text{ N}=F_a$$

Na vertical, a outra componente de $F_b$ equilibra o peso:

$$P=F_b\sin53^\circ=200\cdot0{,}8=160\text{ N}$$

Q30
Mecânica — Hidrostática — Equilíbrio de corpo flutuante

A figura abaixo consta de um cilindro de madeira maciça com 10 cm de altura, flutuando em água, de forma a permanecer na vertical. Considerando-se as densidades da água igual a $1\text{ g/cm}^3$ e da madeira igual a $0{,}8\text{ g/cm}^3$, conclui-se que a altura da madeira imersa em água é, em cm, de:

Cilindro de madeira de 10 cm de altura flutuando na vertical em um recipiente com água
A)
3,0
B)
3,5
C)
4,0
D)
6,5
E)
8,0

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

E
Resolução comentada

Na flutuação, o empuxo equilibra o peso. Com $A$ a área da base e $h$ a altura imersa:

$$\rho_{m}\,A\,H\,g=\rho_{a}\,A\,h\,g$$

$$h=\frac{\rho_m}{\rho_a}\,H=0{,}8\cdot10=8{,}0\text{ cm}$$

Q31
Termologia — Calorimetria — Calor sensível e potência do aquecedor

Um aquecedor com potência útil e constante igual a 500 W será usado para elevar a temperatura de 1 kg de água, contida em um recipiente metálico, de $10\text{ °C}$ a $60\text{ °C}$. Considera-se o calor específico da água $1\text{ cal/g}\text{ °C}$ e a quantidade de calor absorvida pelo recipiente desprezível. De posse desses dados, o tempo, em segundos, que o aquecedor leva para aquecer o conjunto, é: (considere 1 cal = 4,2 J)

A)
300
B)
320
C)
370
D)
400
E)
420

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

E
Resolução comentada

O calor necessário para aquecer a água é:

$$Q=m\,c\,\Delta T=1000\cdot1\cdot50=50000\text{ cal}=210000\text{ J}$$

Com a potência constante:

$$\Delta t=\frac{Q}{P}=\frac{210000}{500}=420\text{ s}$$

Q32
Eletricidade — Eletrodinâmica — Gráfico V × I de resistor ôhmico

Aplica-se uma tensão variável nos terminais de um resistor ôhmico de 100 Ω. Para cada valor de tensão $V$ aplicada, mede-se a corrente $I$ no resistor. No gráfico, tensão $V$ em função da corrente $I$, a linha que melhor descreve essa relação é:

Gráfico de V em volts (0 a 10) em função de I em ampères (0,00 a 0,12) com cinco retas pela origem, numeradas de 1 a 5, de inclinações decrescentes da reta 5 até a 1
A)
1
B)
2
C)
3
D)
4
E)
5

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

C
Resolução comentada

Para um resistor ôhmico, $V=R\,I$: a reta passa pela origem e seu coeficiente angular é a resistência.

Com $R=100\ \Omega$, uma corrente de $0{,}06\text{ A}$ corresponde a:

$$V=100\cdot0{,}06=6\text{ V}$$

A reta que passa por esse ponto, $(0{,}06\text{ A};\,6\text{ V})$, é a da legenda 3.

Q33
Eletricidade — Eletrostática — Movimento de carga em campo elétrico uniforme

Um professor explica que uma partícula carregada, de massa $M$ e carga $+Q$, é lançada com velocidade $V$, paralela às linhas de força de um campo elétrico uniforme de intensidade $E$, porém no sentido oposto a elas. Em relação ao movimento resultante da partícula, a melhor alternativa afirma que a:

A)
partícula continua se movimentando com velocidade constante $V$.
B)
velocidade da partícula aumenta.
C)
velocidade da partícula diminui.
D)
velocidade da partícula primeiro diminui e logo aumenta.
E)
velocidade da partícula primeiro aumenta e logo diminui.

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

D
Resolução comentada

A força sobre a carga positiva tem o sentido do campo, $F=Q\,E$, e é constante.

Como a velocidade inicial tem sentido oposto, o movimento é retardado: a partícula para e, em seguida, a mesma força a acelera no sentido do campo.

Ou seja, a velocidade diminui até se anular e depois aumenta, em sentido contrário ao inicial.

Q34
Termologia — Termodinâmica — Expansão isobárica de um gás perfeito

Analisando-se uma certa quantidade de um gás perfeito que sofre uma expansão isobárica e sabendo-se que $Q$ é a quantidade de calor trocado durante o processo, $\Delta U$ a variação de energia interna do gás e $\Delta T$ a variação de temperatura, a alternativa correta é:

A)
$Q<0$; $\Delta U<0$ e $\Delta T<0$
B)
$Q<0$, $\Delta U<0$ e $\Delta T>0$
C)
$Q<0$, $\Delta U>0$ e $\Delta T>0$
D)
$Q>0$, $\Delta U>0$ e $\Delta T>0$
E)
$Q=0$, $\Delta U<0$ e $\Delta T>0$

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

D
Resolução comentada

A pressão é constante e o volume aumenta; logo, a temperatura aumenta:

$$\frac{V}{T}=\text{constante}\;\Rightarrow\;\Delta T>0$$

A energia interna do gás perfeito depende só da temperatura, e então $\Delta U>0$. O gás realiza trabalho ($\tau>0$), e pela primeira lei:

$$Q=\Delta U+\tau>0$$

Q35
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Transformador com tensão contínua

Analisa-se um transformador ideal que tem 200 espiras no primário e 600 espiras no secundário. Ao aplicar uma tensão contínua de 50 V no primário, a alternativa correta é:

A)
a tensão no secundário será de 150 V.
B)
a fem induzida no secundário é alternada.
C)
a fem induzida no secundário é nula.
D)
a fem induzida no secundário é contínua.
E)
a fem induzida no secundário é de 150 V contínua.

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

C
Resolução comentada

Pela lei de Faraday, a fem induzida depende da variação do fluxo magnético:

$$\varepsilon=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Com tensão contínua, a corrente e o campo no núcleo são constantes, o fluxo não varia e a fem induzida no secundário é nula. A razão de espiras só vale para tensão alternada.

Q36
Óptica — Espelhos Esféricos — Imagem em espelhos plano e esférico

Uma pessoa observa-se e analisa a imagem de seu rosto formada em um espelho. De acordo com o tipo de espelho, a alternativa correta é:

A)
Espelho plano: a imagem virtual e direita do rosto aumenta quando a pessoa se aproxima do espelho.
B)
Espelho esférico convexo: a imagem virtual aumenta mantendo-se sempre direita quando a pessoa se aproxima do espelho.
C)
Espelho esférico convexo: a imagem virtual aumenta e se inverte quando a pessoa se aproxima do espelho.
D)
Espelho esférico côncavo: a pessoa observa uma imagem real direita e aumentada do seu rosto quando está localizada entre o foco e o vértice do espelho.
E)
Espelho esférico côncavo: a pessoa observa uma imagem virtual direita e menor do seu rosto quando está localizada entre o foco e o vértice do espelho.

Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2004.1

B
Resolução comentada

Em espelho plano, a imagem é virtual, direita e do mesmo tamanho do objeto, sem variação de tamanho com a distância.

No convexo, a imagem é sempre virtual, direita e menor; ao aproximar o objeto do espelho, ela aumenta, mas permanece direita.

No côncavo, com o objeto entre o foco e o vértice, a imagem é virtual, direita e maior.

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