Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2011 (2011.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — MRUV a partir do repouso: distância e tempo

Um objeto que parte do repouso segue um movimento retilíneo uniformemente variado. Nessas condições, pode-se afirmar que a distância percorrida é

A)
independente da aceleração.
B)
inversamente proporcional ao tempo de percurso.
C)
diretamente proporcional ao quadrado do tempo de percurso.
D)
inversamente proporcional ao quadrado do tempo de percurso.
E)
diretamente proporcional ao quadrado da aceleração.

Gabarito oficial — UPF 2011.1

C
Resolução comentada

Partindo do repouso, a função horária do MRUV se reduz a:

$$d=\frac{a\,t^2}{2}$$

Portanto, para uma aceleração dada, a distância é proporcional ao quadrado do tempo; e, para um tempo dado, é proporcional à própria aceleração (e não ao seu quadrado).

Q50
Mecânica — Cinemática — Lançamento horizontal: altura da mesa

Uma esfera de 200 g desliza sobre uma mesa horizontal sem atrito com velocidade de 2 m/s quando cai, atingindo o solo a 1,2 m do pé da mesa. Nessas condições, pode-se afirmar que a altura da mesa é, em m, de: (considere $g=10\text{ m/s}^2$)

Esfera deixando a borda de uma mesa horizontal e descrevendo uma trajetória parabólica até o solo
A)
1,0
B)
1,2
C)
0,6
D)
0,9
E)
1,8

Gabarito oficial — UPF 2011.1

E
Resolução comentada

Na horizontal, o movimento é uniforme:

$$t=\frac{x}{v}=\frac{1{,}2}{2}=0{,}6\text{ s}$$

Na vertical, a esfera parte com velocidade vertical nula e cai em queda livre durante esse tempo:

$$h=\frac{g\,t^2}{2}=\frac{10\cdot0{,}6^2}{2}$$

$$h=1{,}8\text{ m}$$

Q51
Mecânica — Cinemática — Movimento circular: frequência de rotação do pneu

Considere um carro cujos pneus têm raio de 30 cm e se desloca com velocidade constante de 20 m/s. Nessas condições, pode-se afirmar que cada pneu executa um número de rotações, aproximado, em rpm, de:

A)
428
B)
637
C)
526
D)
360
E)
1200

Gabarito oficial — UPF 2011.1

B
Resolução comentada

Sem deslizamento, a velocidade do carro é a velocidade linear da borda do pneu:

$$\omega=\frac{v}{R}=\frac{20}{0{,}3}\approx66{,}7\text{ rad/s}$$

A frequência em rotações por segundo é:

$$f=\frac{\omega}{2\pi}\approx10{,}6\text{ Hz}$$

Multiplicando por 60 s/min:

$$f\approx637\text{ rpm}$$

Q52
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e equilíbrio de viga com sobrecarga

Uma viga de madeira medindo 2 m de comprimento, 50 cm de largura e 15 cm de espessura está flutuando na água. Um outro objeto é colocado sobre a viga de modo que a viga fique com a face superior tangenciando a superfície da água, como na figura (onde A é a viga e B, o outro corpo). Nessas condições, pode-se afirmar que a massa do corpo B é, em kg, de:

(Dados: $\mu_{\text{água}}=1.000\text{ kg/m}^3$; $\mu_{madeira}=600\text{ kg/m}^3$; $g=10\text{ m/s}^2$)

Viga A flutuando na água com a face superior na superfície, com o corpo B apoiado sobre ela
A)
150
B)
60
C)
90
D)
30
E)
120

Gabarito oficial — UPF 2011.1

B
Resolução comentada

O volume da viga é:

$$V=2\cdot0{,}5\cdot0{,}15=0{,}15\text{ m}^3$$

Com a face superior tangenciando a água, a viga está totalmente imersa e o empuxo vale:

$$E=\mu_{\text{água}}\,V\,g=1000\cdot0{,}15\cdot10=1500\text{ N}$$

O peso da viga é:

$$P_A=\mu_{madeira}\,V\,g=600\cdot0{,}15\cdot10=900\text{ N}$$

No equilíbrio, o empuxo sustenta A e B:

$$E=P_A+m_B\,g$$

$$m_B=\frac{1500-900}{10}=60\text{ kg}$$

Q53
Termologia — Termodinâmica — Trabalho de um gás em expansão isobárica

Durante a expansão de um gás sua pressão permanece constante e igual a $2\cdot10^{5}\text{ N/m}^2$ e seu volume aumenta de $2\cdot10^{-3}\text{ m}^3$ para $5\cdot10^{-3}\text{ m}^3$. Nessas condições, pode-se afirmar que o trabalho realizado por este gás é, em Joule, de:

A)
600
B)
1000
C)
400
D)
300
E)
500

Gabarito oficial — UPF 2011.1

A
Resolução comentada

Numa transformação isobárica, o trabalho é o produto da pressão pela variação de volume:

$$W=p\,\Delta V=2\cdot10^{5}\cdot(5\cdot10^{-3}-2\cdot10^{-3})$$

$$W=2\cdot10^{5}\cdot3\cdot10^{-3}=600\text{ J}$$

Q54
Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia elétrica consumida por um aquecedor

Um aquecedor elétrico foi projetado para funcionar em 220 V com uma corrente de 10 A. Este aquecedor, funcionando normalmente 2 h por dia durante 10 dias, consome uma energia elétrica, em quilowatts-hora, de:

A)
220
B)
440
C)
62
D)
44
E)
22

Gabarito oficial — UPF 2011.1

D
Resolução comentada

A potência do aquecedor é:

$$P=U\,i=220\cdot10=2\,200\text{ W}=2{,}2\text{ kW}$$

O tempo de funcionamento é:

$$\Delta t=2\cdot10=20\text{ h}$$

$$E=P\,\Delta t=2{,}2\cdot20=44\text{ kWh}$$

Q55
Óptica — Espelhos Esféricos — Formação de imagens em espelhos esféricos

Sobre a formação da imagem em espelhos esféricos são feitas as seguintes afirmações:

I. Quando se coloca um objeto sobre o eixo principal no centro de curvatura de um espelho côncavo, forma-se uma imagem real, invertida, do mesmo tamanho que o objeto e localizada no centro de curvatura.

II. Quando se coloca um objeto sobre o eixo principal no foco de um espelho côncavo, forma-se uma imagem imprópria no infinito.

III. Em um espelho côncavo, todo raio luminoso que incide paralelamente ao seu eixo principal é refletido em direção ao foco principal do espelho.

IV. Quando um raio de luz incide no vértice de um espelho esférico, é refletido numa direção simétrica à da incidência, em relação ao eixo principal, independentemente de o espelho ser côncavo ou convexo.

Dessas afirmações:

A)
Somente I e II são corretas.
B)
Somente I, III e IV são corretas.
C)
Somente I, II e IV são corretas.
D)
Somente I, II e III são corretas.
E)
Todas são corretas.

Gabarito oficial — UPF 2011.1

E
Resolução comentada

I é verdadeira: com $p=2f=R$, a equação de Gauss dá $p'=R$, e o aumento é $-1$ (imagem real, invertida e do mesmo tamanho).

II é verdadeira: com $p=f$, os raios refletidos saem paralelos entre si, e a imagem se forma no infinito (imprópria).

III é verdadeira: é o raio notável paralelo ao eixo, refletido pelo foco principal.

IV é verdadeira: no vértice, o eixo principal é a normal, e o ângulo de reflexão é igual ao de incidência; vale para espelhos côncavos e convexos.

Q56
Eletromagnetismo — Força Magnética — Força magnética sobre carga em movimento

Uma partícula de carga elétrica positiva $q=4\ \mu\text{C}$ e massa $m=1\times10^{-10}\text{ kg}$ penetra numa região do espaço onde existe um campo magnético uniforme de 2 T em direção perpendicular à linha reta descrita pela trajetória da partícula. Considerando que a velocidade da partícula é $v=5\times10^{3}\text{ m/s}$, são feitas as seguintes afirmações em relação ao comportamento da partícula quando penetra no campo:

I. A carga elétrica interage com o campo magnético de tal maneira que experimenta uma força de 0,04 N.

II. A carga elétrica não interage com o campo magnético pois seu movimento é em direção perpendicular ao campo.

III. A força magnética que atua sobre a carga elétrica tem direção perpendicular ao vetor campo magnético.

IV. A força magnética que atua sobre a carga elétrica tem direção perpendicular ao vetor velocidade.

Dessas afirmações:

A)
Somente I é correta.
B)
Somente I, II e III são corretas.
C)
Somente III e IV são corretas.
D)
Somente I, III e IV são corretas.
E)
Todas são corretas.

Gabarito oficial — UPF 2011.1

D
Resolução comentada

Com a velocidade perpendicular ao campo ($\theta=90°$), a força magnética é máxima:

$$F=q\,v\,B=4\cdot10^{-6}\cdot5\cdot10^{3}\cdot2=0{,}04\text{ N}$$

Por isso I é verdadeira e II é falsa.

A força magnética é sempre perpendicular ao campo e à velocidade, pois resulta do produto vetorial $\vec v\times\vec B$; III e IV são verdadeiras.

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