Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
← Voltar às Provas UPF

UPF · 2012.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2012 (2012.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — Velocidade e aceleração escalares médias

Uma loja divulga na propaganda de um carro com motor 1.0 que o mesmo aumenta sua velocidade de 0 a 100 km/h em 10 s enquanto percorre 277 m. De acordo com essas informações, pode-se afirmar que o carro apresenta:

A)
uma aceleração escalar média de $10\text{ km/h}^2$
B)
uma aceleração escalar média de $27{,}7\text{ m/s}^2$
C)
uma velocidade escalar média de $27{,}7\text{ m/s}$
D)
uma velocidade escalar média de $10\text{ km/h}$
E)
um deslocamento com velocidade constante

Gabarito oficial — UPF 2012.1

C
Resolução comentada

A velocidade escalar média é a razão entre o deslocamento e o intervalo de tempo:

$$v_m=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{277\text{ m}}{10\text{ s}}$$

$$v_m=27{,}7\text{ m/s}$$

A aceleração média, por outro lado, seria $\dfrac{27{,}8\text{ m/s}}{10\text{ s}}\approx 2{,}8\text{ m/s}^2$, e a velocidade não é constante, pois o carro parte do repouso.

Q50
Mecânica — Trabalho e Energia — Conservação de energia com dissipação em plano inclinado

Uma caixa de 5 kg é lançada do ponto C com 2 m/s sobre um plano inclinado, como na figura. Considerando que 30% da energia mecânica inicial é dissipada na descida por causa do atrito, pode-se afirmar que a velocidade com que a caixa atinge o ponto D é, em m/s, de: (considere $g=10\text{ m/s}^2$)

Plano inclinado com a caixa no ponto C, no alto, a 3,3 m de altura; o ponto D está na base, a 4 m na horizontal de C
A)
4
B)
5
C)
6
D)
7
E)
8,4

Gabarito oficial — UPF 2012.1

D
Resolução comentada

A energia mecânica inicial é a soma da energia cinética com a potencial gravitacional em C:

$$E_0=\frac{m\,v_0^2}{2}+m\,g\,h=\frac{5\cdot 2^2}{2}+5\cdot 10\cdot 3{,}3$$

$$E_0=10+165=175\text{ J}$$

Como 30% se dissipam, restam 70% como energia cinética em D:

$$\frac{m\,v^2}{2}=0{,}7\cdot 175=122{,}5\text{ J}$$

$$v^2=\frac{2\cdot 122{,}5}{5}=49$$

$$v=7\text{ m/s}$$

Q51
Mecânica — Estática — Equilíbrio de corpo extenso: torque em barra apoiada

Uma barra homogênea de 30 kg de massa e 6 m de comprimento é apoiada em C e em D como na figura. Sendo que o apoio C tem força de reação que vale 120 N, a distância X necessária para que a barra se mantenha em equilíbrio é, em m, de: (considere $g=10\text{ m/s}^2$)

Barra horizontal com apoio D a uma distância X da extremidade esquerda e apoio C na extremidade direita
A)
1
B)
1,5
C)
2
D)
2,5
E)
0,5

Gabarito oficial — UPF 2012.1

A
Resolução comentada

O peso da barra é $P=m\,g=300\text{ N}$, aplicado em seu centro, a 3 m de cada extremidade.

Tomando os torques em relação ao apoio D (a reação em D não gera torque), com D a $X$ da extremidade esquerda:

$$N_C\,(6-X)=P\,(3-X)$$

$$120\,(6-X)=300\,(3-X)$$

$$720-120X=900-300X$$

$$180\,X=180$$

$$X=1\text{ m}$$

Q52
Mecânica — Hidrostática — Pressão em líquido: força sobre êmbolo e altura da coluna

Um líquido de densidade igual a $1.250\text{ kg/m}^3$ encontra-se em equilíbrio no interior de um tubo de formato cilíndrico, como na figura (o desenho não está em escala real). O tubo tem 2 cm de diâmetro e no seu fundo há um êmbolo (móvel) que pressiona o dinamômetro. Considerando que o dinamômetro indica 37,68 N, é possível afirmar que a altura (h) da coluna de líquido contido no tubo é, em m, de: (considere a pressão atmosférica de $1\times10^5\text{ Pa}$, $g=10\text{ m/s}^2$, e $\pi=3{,}14$)

Tubo cilíndrico vertical com líquido de altura h, com êmbolo móvel no fundo apoiado em um dinamômetro
A)
1
B)
1,6
C)
2
D)
2,6
E)
0,6

Gabarito oficial — UPF 2012.1

B
Resolução comentada

A área do êmbolo, com raio de $1\text{ cm}=10^{-2}\text{ m}$, é:

$$A=\pi\,r^2=3{,}14\cdot 10^{-4}\text{ m}^2$$

A pressão sobre o êmbolo é a força do dinamômetro dividida pela área:

$$p=\frac{F}{A}=\frac{37{,}68}{3{,}14\cdot 10^{-4}}=1{,}2\cdot 10^{5}\text{ Pa}$$

Essa pressão é a soma da atmosférica com a da coluna de líquido:

$$p=p_0+\rho\,g\,h$$

$$1{,}2\cdot 10^{5}-1\cdot 10^{5}=1250\cdot 10\cdot h$$

$$h=\frac{2\cdot 10^{4}}{12\,500}=1{,}6\text{ m}$$

Q53
Termologia — Calorimetria — Equilíbrio térmico de dois blocos

Dois blocos metálicos A e B, ambos de materiais diferentes, são colocados em contato no interior de um calorímetro ideal, de modo a isolá-los de influências externas. Considerando que a massa do bloco A ($m_A$) é igual ao dobro da massa do bloco B ($m_B$), o calor específico do bloco A ($c_A$) é igual à metade do calor específico do bloco B ($c_B$) e a temperatura inicial do bloco A ($T_A$) é igual ao triplo da temperatura inicial do bloco B ($T_B$), pode-se afirmar que, quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio ($T_{eq}$) será igual a:

A)
$T_B$
B)
$2\,T_B$
C)
$3\,T_B$
D)
$4\,T_B$
E)
$5\,T_B$

Gabarito oficial — UPF 2012.1

B
Resolução comentada

Num calorímetro ideal, a soma dos calores trocados é nula:

$$m_A\,c_A\,(T_{eq}-T_A)+m_B\,c_B\,(T_{eq}-T_B)=0$$

Com $m_A=2\,m_B$ e $c_A=c_B/2$, as capacidades térmicas são iguais:

$$m_A\,c_A=2\,m_B\cdot\frac{c_B}{2}=m_B\,c_B$$

Então a temperatura de equilíbrio é a média das temperaturas iniciais:

$$T_{eq}=\frac{T_A+T_B}{2}=\frac{3\,T_B+T_B}{2}$$

$$T_{eq}=2\,T_B$$

Q54
Termologia — Termodinâmica — Primeira lei: expansão adiabática e trabalho

Uma amostra de um gás ideal se expande duplicando o seu volume durante uma transformação isobárica e adiabática. Considerando que a pressão experimentada pelo gás é $5\times10^{6}\text{ Pa}$ e seu volume inicial $2\times10^{-5}\text{ m}^3$, podemos afirmar:

A)
O calor absorvido pelo gás durante o processo é de 25 cal.
B)
O trabalho efetuado pelo gás durante sua expansão é de 100 cal.
C)
A variação de energia interna do gás é de $-100\text{ J}$.
D)
A temperatura do gás se mantém constante.
E)
Nenhuma das anteriores.

Gabarito oficial — UPF 2012.1

C
Resolução comentada

Como o volume dobra, a variação de volume é igual ao volume inicial:

$$\Delta V=2\cdot10^{-5}\text{ m}^3$$

O trabalho a pressão constante vale:

$$W=p\,\Delta V=5\cdot10^{6}\cdot 2\cdot10^{-5}=100\text{ J}$$

Numa transformação adiabática, não há troca de calor ($Q=0$), e a primeira lei fornece:

$$\Delta U=Q-W=0-100$$

$$\Delta U=-100\text{ J}$$

Observação: um gás ideal não pode, ao mesmo tempo, se expandir à pressão constante e ser adiabático; o enunciado da prova é inconsistente, mas o valor pedido segue da primeira lei como acima.

Q55
Óptica — Espelhos Esféricos — Formação de imagem real em anteparo: espelhos e lentes

Durante uma aula experimental em um laboratório didático o professor pede para um aluno projetar a imagem da chama de uma vela sobre um anteparo. Para realizar essa tarefa ele poderá escolher um único objeto do conjunto a seguir:

I. espelho plano

II. espelho côncavo

III. espelho convexo

IV. lente biconvexa

V. lente bicôncava

Desse conjunto, os possíveis objetos que permitem ao aluno realizar a tarefa com sucesso são:

A)
somente I
B)
somente II
C)
I, II e IV
D)
II e IV
E)
III e V

Gabarito oficial — UPF 2012.1

D
Resolução comentada

Para ser projetada em um anteparo, a imagem precisa ser real, isto é, formada pelo cruzamento efetivo dos raios de luz.

O espelho plano sempre fornece imagem virtual, assim como o espelho convexo e a lente bicôncava (sistemas divergentes), seja qual for a posição do objeto.

O espelho côncavo e a lente biconvexa são convergentes e, com o objeto colocado além do foco, formam imagem real, que pode ser projetada.

Q56
Eletricidade — Eletrostática — Equilíbrio de esfera eletrizada em campo elétrico

Uma pequena esfera de 1,6 g de massa é eletrizada retirando-se um número n de elétrons. Dessa forma, quando a esfera é colocada em um campo elétrico uniforme de $1\times10^{9}\text{ N/C}$, na direção vertical para cima, a esfera fica flutuando no ar em equilíbrio. Considerando que a aceleração gravitacional local g é $10\text{ m/s}^2$ e a carga de um elétron é $1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$, pode-se afirmar que o número de elétrons retirados da esfera é:

A)
$1\times10^{19}$
B)
$1\times10^{10}$
C)
$1\times10^{9}$
D)
$1\times10^{8}$
E)
$1\times10^{7}$

Gabarito oficial — UPF 2012.1

D
Resolução comentada

No equilíbrio, a força elétrica equilibra o peso:

$$q\,E=m\,g$$

$$q=\frac{1{,}6\cdot10^{-3}\cdot 10}{1\cdot10^{9}}=1{,}6\cdot10^{-11}\text{ C}$$

Como a carga é um múltiplo da carga elementar:

$$n=\frac{q}{e}=\frac{1{,}6\cdot10^{-11}}{1{,}6\cdot10^{-19}}$$

$$n=1\cdot10^{8}$$

↑ Voltar ao topo