Vestibular de Inverno UPF 2005 (2005.2) · 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.
Dados da prova
UPF 2005.2
Física: Q25–Q36
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.
Q25
Mecânica — Dinâmica — Força de reação da parede sobre uma tábua
Considerando desprezível o atrito da tábua A, representada na figura abaixo, com a parede vertical, pode-se afirmar que o vetor que melhor representa a força que a parede faz na tábua é
A)
vetor (a) da figura
B)
vetor (b) da figura
C)
vetor (c) da figura
D)
vetor (d) da figura
E)
vetor (e) da figura
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
Anulada
Resolução comentada
Sem atrito, a força que a parede faz na tábua é perpendicular (normal) à superfície da parede. Como a parede é vertical, a força é horizontal e aponta para fora da parede, isto é, para a direita na figura.
Os vetores (d) e (e) da prova são idênticos, e por isso a questão não tem alternativa única (gabarito preliminar: anulada).
Q26
Mecânica — Trabalho e Energia — Teorema trabalho–energia cinética
Sobre a seguinte declaração “O trabalho realizado pela resultante R do sistema de forças que age em um corpo mede a variação da energia cinética do corpo”, é possível afirmar:
I. Representa uma outra maneira de se escrever a 2ª lei de Newton.
II. Para que a energia cinética do corpo se mantenha constante, ou R = 0 ou R é perpendicular à trajetória do corpo, pois só assim o trabalho que ela realiza é nulo.
III. É válida para qualquer situação, seja R constante ou variável, seja a trajetória retilínea ou curvilínea.
Pode-se afirmar que
A)
as afirmações I, II e III são corretas.
B)
somente a I e III são corretas.
C)
somente a II e a III são corretas.
D)
somente a I e a II são corretas.
E)
somente a I é correta.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
A
Resolução comentada
O teorema trabalho–energia cinética é obtido integrando a segunda lei de Newton ao longo da trajetória (I verdadeira):
$$\tau_R=\Delta E_c$$
Se $E_c$ é constante, $\tau_R=0$, o que ocorre com $R=0$ ou com $R$ perpendicular ao deslocamento (II verdadeira).
O resultado vale para forças constantes ou variáveis e para trajetórias retas ou curvas (III verdadeira).
Q27
Mecânica — Hidrostática — Propriedades de líquidos em equilíbrio
Sobre o comportamento de fluidos líquidos são feitas as seguintes afirmações:
I. A densidade de um líquido perfeito mantido a uma temperatura constante é constante.
II. A força exercida por um líquido em equilíbrio sobre uma superfície qualquer é sempre normal à superfície considerada.
III. A pressão num ponto P qualquer no interior de um líquido em equilíbrio tem o mesmo valor, independentemente da direção considerada.
Dessas afirmações
A)
somente a I é correta.
B)
somente a II é correta.
C)
somente a III é correta.
D)
somente a II e a III são corretas.
E)
todas as alternativas são corretas.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
E
Resolução comentada
I é verdadeira: um líquido perfeito é incompressível, e sua densidade, a temperatura constante, não varia.
II é verdadeira: num fluido em equilíbrio, não há força tangencial, e a força sobre qualquer superfície é normal a ela.
III é verdadeira: num ponto de um líquido em equilíbrio, a pressão atua igualmente em todas as direções.
Q28
Mecânica — Cinemática — Transmissão de movimento circular: coroa e catraca
Sabe-se que, na bicicleta, o pedal está acoplado à chamada coroa, que, por meio de uma correia, está acoplada a outra roda dentada, chamada catraca, que movimenta a roda traseira da bicicleta. Suponha-se que a coroa tenha 35 dentes e a catraca, 7 dentes. Se uma pessoa pedala na razão de 40 voltas por minuto, pode-se afirmar que a freqüência, em rpm, efetuada pela roda é
A)
5.
B)
245.
C)
200.
D)
150.
E)
100.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
C
Resolução comentada
Com a correia, a coroa e a catraca têm a mesma velocidade linear nas bordas, e os dentes passam em igual número na mesma unidade de tempo:
$$N_c\,f_c=N_k\,f_k$$
$$f_k=\frac{35\cdot40}{7}=200\text{ rpm}$$
A roda traseira gira junto com a catraca, e sua frequência é de 200 rpm.
Q29
Mecânica — Cinemática — Altura máxima no lançamento vertical
A altura máxima atingida por um móvel lançado para cima, na vertical, depende (despreze os atritos)
A)
somente da massa do móvel.
B)
somente da velocidade de lançamento.
C)
da massa e da velocidade de lançamento.
D)
da aceleração da gravidade e da velocidade de lançamento.
E)
somente da aceleração da gravidade.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
D
Resolução comentada
Pela conservação da energia mecânica, $\dfrac{m\,v_0^2}{2}=m\,g\,H$, e a massa se cancela:
$$H=\frac{v_0^2}{2\,g}$$
Portanto, a altura máxima depende da velocidade de lançamento e da aceleração da gravidade.
Q30
Termologia — Termometria — Temperatura de ebulição e pressão
Uma pessoa deseja tornar mais rápido o processo de evaporação de uma massa M de água. Para isso, decide baixar a temperatura de ebulição da água. É possível afirmar que a pessoa pode diminuir a temperatura de ebulição da água
A)
aquecendo pequenas porções da massa M de água.
B)
aumentando a quantidade de calor fornecida por unidade de tempo à água.
C)
utilizando uma panela que apresente uma boa condutibilidade térmica.
D)
utilizando uma panela de pressão.
E)
diminuindo a pressão que atua sobre a superfície da água.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
E
Resolução comentada
Um líquido ferve quando a pressão de vapor iguala a pressão externa. Diminuindo a pressão sobre a superfície, a ebulição ocorre a uma temperatura menor, como ocorre em grandes altitudes.
Já a panela de pressão aumenta a pressão e eleva a temperatura de ebulição, e as demais opções mudam apenas a rapidez do aquecimento.
Q31
Termologia — Calorimetria — Conceitos de temperatura e calor
Temperatura e calor são conceitos fundamentais da termologia. Referentemente a estes conceitos é possível afirmar que
A)
temperatura mede a quantidade de calor que um corpo contém.
B)
dois corpos contendo a mesma quantidade de calor estão em equilíbrio térmico.
C)
calor é uma forma de energia em trânsito.
D)
calor e temperatura são sinônimos.
E)
sempre que se transfere uma quantidade de calor para um corpo a sua temperatura aumenta.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
C
Resolução comentada
Calor é a energia transferida de um corpo a outro em razão de diferença de temperatura, isto é, energia em trânsito.
A temperatura não mede "quantidade de calor contida", e corpos em equilíbrio térmico têm a mesma temperatura (não a mesma quantidade de calor). Durante uma mudança de estado, o corpo recebe calor sem variar sua temperatura.
Q32
Óptica — Princípios da Óptica — Espelhos planos paralelos: distância entre as imagens
Dois espelhos planos, $E_1$ e $E_2$, estão colocados em posição vertical e separados por uma distância $d$. Um objeto O está localizado entre os dois espelhos no meio da distância $d$. Quando O é aproximado até uma distância $d/4$ do espelho $E_2$, a distância que separa as imagens formadas pelos espelhos
A)
diminui à metade da separação inicial.
B)
aumenta para o dobro da separação inicial.
C)
não muda.
D)
aumenta para o triplo da separação inicial.
E)
diminui a um terço da separação inicial.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
C
Resolução comentada
Coloque $E_1$ em $x=0$, $E_2$ em $x=d$ e o objeto em $x$. A imagem em $E_1$ fica em $-x$, e a imagem em $E_2$, em $2d-x$:
$$\Delta=(2d-x)-(-x)=2\,d$$
A distância entre as imagens não depende de $x$; é sempre $2d$, e não muda quando o objeto se desloca.
Q33
Óptica — Princípios da Óptica — Imagem em uma câmara escura
A figura representa uma câmara escura, que é construída, basicamente, com uma caixa de papelão, onde é feito um pequeno orifício A no lado esquerdo. No lado direito substitui-se a face de papelão por uma folha de papel vegetal B de maneira a se observar a imagem nítida aí formada. Pode-se afirmar que a imagem observada nesse papel terá o aspecto:
A)
seta (a) da figura
B)
seta (b) da figura
C)
seta (c) da figura
D)
seta (d) da figura
E)
seta (e) da figura
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
B
Resolução comentada
Os raios que partem do alto do objeto passam pelo orifício em linha reta e atingem a parte inferior do papel, e os que partem da base atingem a parte superior.
A imagem fica invertida: para um objeto em forma de seta para cima, o papel vegetal mostra uma seta para baixo.
Q34
Eletricidade — Eletrostática — Ponto de potencial nulo entre duas cargas
Duas cargas elétricas pontuais, $Q_1$ e $Q_2$, estão fixas sobre uma linha reta horizontal imaginária separadas por uma distância $d$. Sendo $Q_1=-2\,Q_2$, é possível afirmar que o ponto P, situado entre as cargas, sobre a linha que as une, onde o potencial elétrico é nulo, está separado de $Q_1$ por uma distância dada por:
A)
$\dfrac32\,d$
B)
$\dfrac23\,d$
C)
$\dfrac12\,d$
D)
$\dfrac13\,d$
E)
$\dfrac14\,d$
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
B
Resolução comentada
Com P a uma distância $x$ de $Q_1$ e $d-x$ de $Q_2$, o potencial é nulo quando:
Eletricidade — Eletrodinâmica — Lâmpadas de potências diferentes em paralelo
Duas lâmpadas incandescentes, $L_1$ e $L_2$, de 100 W e 200 W, respectivamente, são ligadas em paralelo num circuito elétrico residencial convencional. Chamando de $i_1$ e $i_2$ às correntes que atravessam as lâmpadas, de $R_1$ e $R_2$ às resistências elétricas das lâmpadas e de $V_1$ e $V_2$ às tensões nas respectivas lâmpadas, pode-se afirmar que a relação entre essas grandezas é dada por
A)
$i_1=i_2$; $R_1=R_2$; $V_1=V_2$
B)
$i_1=i_2$; $R_1
C)
$i_1>i_2$; $R_1>R_2$; $V_1=V_2$
D)
$i_1R_2$; $V_1=V_2$
E)
$i_1=i_2$; $R_1
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
D
Resolução comentada
Em paralelo, as lâmpadas ficam sob a mesma tensão: $V_1=V_2$.
Com $P=V\,i$, a lâmpada de maior potência tem maior corrente:
$$i_2=\frac{200}{V}>i_1=\frac{100}{V}$$
E, como $R=\dfrac{V}{i}$, a de maior corrente tem menor resistência: $R_1>R_2$.
Q36
Eletromagnetismo — Força Magnética — Próton e nêutron em campo magnético
Um próton e um nêutron que se movimentam em linha reta com a mesma velocidade vetorial v, constante, penetram numa região do espaço onde existe um campo magnético B, uniforme em direção perpendicular à do vetor v. Nesta situação é possível afirmar que
A)
ambas as partículas continuam o seu movimento sem serem perturbadas pelo campo magnético.
B)
a força magnética sobre o nêutron é perpendicular às direções do campo B e da velocidade v.
C)
ambas as partículas vão descrever um movimento circular uniforme.
D)
a força magnética que atua sobre ambas as partículas tem o mesmo valor.
E)
a força magnética sobre o próton é perpendicular às direções do campo B e da velocidade v.
Gabarito preliminar (resolvido) — UPF 2005.2
E
Resolução comentada
A força magnética é $F=q\,v\,B\,\text{sen}\,\theta$. O nêutron tem carga nula, e a força sobre ele é nula: ele segue em linha reta.
O próton, com carga $+e$ e $\theta=90°$, sofre força perpendicular a $\vec v$ e a $\vec B$, e descreve um movimento circular uniforme.
