Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2012.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Inverno UPF 2012 (2012.2) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — MRUV: tempo de percurso com velocidade final conhecida

Um carro está parado na rampa de acesso de uma autoestrada, esperando uma diminuição do tráfego de veículos. O motorista verifica que existe um espaço vazio entre um ônibus e um automóvel e acelera seu carro para entrar na autoestrada. O carro parte do repouso, se move ao longo de uma linha reta e atinge uma velocidade igual à do tráfego de veículos ao final da rampa de 100 m de comprimento. Considerando que o tráfego de veículos na autoestrada se move com velocidade constante de $20\text{ m/s}$, podemos afirmar que:

A)
O carro percorre a rampa com aceleração constante de $5\text{ m/s}^2$.
B)
O carro percorre a rampa com aceleração constante de $10\text{ m/s}^2$.
C)
O carro leva 10 segundos para percorrer a rampa.
D)
O carro leva 5 segundos para percorrer a rampa.
E)
O deslocamento do tráfego de veículos enquanto o carro atravessa a rampa será de 100 m.

Gabarito oficial — UPF 2012.2

C
Resolução comentada

Com aceleração constante, a velocidade média é a média entre a inicial e a final:

$$v_m=\frac{0+20}{2}=10\text{ m/s}$$

O tempo para percorrer 100 m é:

$$t=\frac{\Delta s}{v_m}=\frac{100}{10}=10\text{ s}$$

Daí vem a aceleração, $a=\dfrac{20}{10}=2\text{ m/s}^2$, e o tráfego, a 20 m/s, avança $20\cdot10=200\text{ m}$ nesse tempo.

Q50
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton: afirmações conceituais

Considerando as afirmativas referentes às leis de Newton:

I. O sistema de propulsão a jato funciona baseado no princípio da ação e reação.

II. Fisicamente, a função do cinto de segurança, que previne lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes, está relacionada com a primeira lei.

III. Se a resultante das forças que atuam numa partícula é nula, podemos afirmar que a partícula está necessariamente em repouso.

IV. No caso de um corpo em queda livre, dizemos que ele está sujeito apenas à força de atração da Terra e à força de reação, de modo que a resultante forneça aceleração g.

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2012.2

B
Resolução comentada

I é verdadeira: o jato expele gases para trás e recebe, em reação, uma força para a frente, o que é a terceira lei.

II é verdadeira: na freada, o corpo tende a manter sua velocidade (inércia), e o cinto o retém; trata-se da primeira lei.

III é falsa: resultante nula também admite movimento retilíneo uniforme, não apenas repouso.

IV é falsa: em queda livre só atua o peso; a reação da Terra ao peso atua sobre a própria Terra e não entra na resultante sobre o corpo.

Q51
Mecânica — Hidrostática — Empuxo: volume de corpo imerso medido pela mola

Numa experiência de laboratório, ao suspender-se numa mola um cilindro de 300 g, ocorre nesta uma distensão de 8 cm. A seguir, o cilindro é totalmente mergulhado em um frasco com água e observa-se que a distensão da mola diminui para 4 cm. Considerando $g=10\text{ m/s}^2$ e a densidade da água igual a $1\text{ g}\cdot\text{cm}^{-3}$, pode-se afirmar que o volume do cilindro é, em $\text{cm}^3$, de:

A)
300
B)
150
C)
30
D)
15
E)
1,5

Gabarito oficial — UPF 2012.2

B
Resolução comentada

Fora da água, a mola sustenta o peso:

$$P=m\,g=0{,}3\cdot10=3\text{ N}\;\leftrightarrow\;8\text{ cm}$$

Pela lei de Hooke, a força é proporcional à distensão. Com 4 cm, a mola sustenta a metade, 1,5 N, e o empuxo fornece o restante:

$$E=P-F_{el}=3-1{,}5=1{,}5\text{ N}$$

O empuxo é o peso do volume de água deslocado, com $\rho=1000\text{ kg/m}^3$:

$$V=\frac{E}{\rho\,g}=\frac{1{,}5}{1000\cdot10}=1{,}5\cdot10^{-4}\text{ m}^3$$

$$V=150\text{ cm}^3$$

Q52
Termologia — Calorimetria — Aquecimento e fusão do gelo com potência constante

Um recipiente aberto contém 0,5 kg de gelo a $-10{,}0\text{ °C}$. A massa do recipiente pode ser desprezada. Fornecemos calor ao recipiente com uma taxa de 750 cal/min, durante 150 minutos. Considerando $c_{gelo}=0{,}5\text{ cal/g°C}$ e $L_{\text{fusão}}=80\text{ cal/g}$, depois de quanto tempo, a partir do momento em que o aquecimento começou, a temperatura começará a ser maior do que $0{,}0\text{ °C}$?

A)
3400 segundos
B)
3200 segundos
C)
340 segundos
D)
200 segundos
E)
56,6 segundos

Gabarito oficial — UPF 2012.2

A
Resolução comentada

Primeiro, o gelo é aquecido de $-10\text{ °C}$ até $0\text{ °C}$:

$$Q_1=m\,c\,\Delta\theta=500\cdot0{,}5\cdot10=2\,500\text{ cal}$$

Depois, o gelo se funde por completo a $0\text{ °C}$:

$$Q_2=m\,L=500\cdot80=40\,000\text{ cal}$$

O tempo é o calor total dividido pela taxa de fornecimento:

$$\Delta t=\frac{42\,500}{750}\approx56{,}7\text{ min}$$

$$\Delta t=56{,}7\cdot60\approx3\,400\text{ s}$$

Q53
Óptica — Refração — Lei de Snell em lâminas de faces paralelas

A figura representa o comportamento de um feixe de luz monocromático ao incidir sobre duas lâminas de vidros diferentes, de faces paralelas, imersas no ar. Sendo o índice de refração do ar $n_{Ar}$, do vidro A $n_{VA}$, e do vidro B $n_{VB}$, e sabendo que a relação que existe entre esses índices é dada por: $n_{Ar}

Feixe de luz incidindo no ar (meio 1) com ângulo α, passando pelo vidro A (meio 2) com ângulo β e pelo vidro B (meio 3) com ângulo γ, em lâminas de faces paralelas

Tabela da função seno: sen 15° = 0,26; sen 20° = 0,34; sen 25° = 0,42; sen 30° = 0,50; sen 35° = 0,57; sen 40° = 0,64; sen 45° = 0,71; sen 50° = 0,77; sen 55° = 0,82; sen 60° = 0,87; sen 65° = 0,91; sen 70° = 0,94.

A)
$35°$
B)
$50°$
C)
$45°$
D)
$40°$
E)
$25°$

Gabarito oficial — UPF 2012.2

D
Resolução comentada

Em lâminas de faces paralelas, a lei de Snell se encadeia e o produto $n\,\text{sen}\,\theta$ é o mesmo em todos os meios, de modo que o vidro A não interfere no resultado final:

$$n_{Ar}\,\text{sen}\,\alpha=n_{VB}\,\text{sen}\,\gamma$$

Com $n_{VB}=\tfrac{3}{2}\,n_{Ar}$:

$$\text{sen}\,\gamma=\frac{\text{sen}\,70°}{1{,}5}=\frac{0{,}94}{1{,}5}\approx0{,}63$$

O valor mais próximo na tabela é $\text{sen}\,40°=0{,}64$, logo $\gamma\approx40°$.

Q54
Eletricidade — Eletrostática — Eletroscópio: indução e contato

Com base na figura abaixo, se aproximarmos da esfera do eletroscópio inicialmente neutro (sem tocá-lo) um corpo C eletrizado negativamente, podemos afirmar que:

Eletroscópio de folhas: esfera metálica no topo, haste isolante de vidro e folhas de metal; o corpo C, eletrizado negativamente, está próximo da esfera

I. O sinal da carga que aparecerá na esfera do eletroscópio e em suas folhas será positivo.

II. As folhas do eletroscópio se fecharão.

III. Se o corpo C encostasse na esfera, elétrons de C seriam transferidos para a esfera, neutralizando sua carga positiva.

IV. Afastando-se o corpo C após seu contato com a esfera, o eletroscópio ficará eletrizado com carga negativa.

Está correto apenas o que se afirma em:

A)
I
B)
I e II
C)
II e III
D)
III e IV
E)
IV

Gabarito oficial — UPF 2012.2

D
Resolução comentada

Na indução, o corpo negativo repele os elétrons livres da esfera para as folhas: a esfera fica positiva, e as folhas, negativas e repelindo-se. Logo I é falsa (as folhas não ficam positivas) e II é falsa (as folhas se abrem).

No contato, elétrons de C passam para a esfera e neutralizam sua carga positiva; III é verdadeira.

Com o excesso de elétrons transferidos, o eletroscópio permanece com carga negativa após o afastamento de C; IV é verdadeira.

Q55
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e corrente em aparelhos em paralelo (gráfico)

Durante uma experiência didática, um estudante mede o consumo de energia de dois aparelhos, A e B. Para isso ele liga o aparelho A em paralelo com uma bateria de voltagem V e mede o consumo de energia desse aparelho durante 10 h. No fim desse período, o estudante liga o aparelho B em paralelo com a bateria e o aparelho A e mede o consumo de energia do conjunto durante as seguintes 10 h. Os resultados dessa experiência são apresentados na forma de gráfico de potência elétrica em kW em função do tempo em h. Considerando-se que durante a experiência o aparelho A foi percorrido por uma corrente $I_A$ de 5 A, é possível afirmar que os valores da corrente que percorre o aparelho B ($I_B$), a potência consumida pelo aparelho B ($P_B$), e a voltagem da bateria (V), são os seguintes:

Gráfico da potência em kW em função do tempo em h: 1 kW de 0 a 10 h e 5 kW de 10 h a 20 h
A)
$I_B=20\text{ A}$ ; $P_B=4\text{ kW}$ ; $V=200\text{ V}$.
B)
$I_B=20\text{ A}$ ; $P_B=5\text{ kW}$ ; $V=200\text{ V}$.
C)
$I_B=10\text{ A}$ ; $P_B=5\text{ kW}$ ; $V=100\text{ V}$.
D)
$I_B=10\text{ A}$ ; $P_B=4\text{ kW}$ ; $V=150\text{ V}$.
E)
$I_B=15\text{ A}$ ; $P_B=3\text{ kW}$ ; $V=150\text{ V}$.

Gabarito oficial — UPF 2012.2

A
Resolução comentada

Nas primeiras 10 h, só A está ligado e a potência é de 1 kW. Com $I_A=5\text{ A}$:

$$V=\frac{P_A}{I_A}=\frac{1000}{5}=200\text{ V}$$

Nas 10 h seguintes, o conjunto consome 5 kW; a potência de B é a diferença:

$$P_B=5-1=4\text{ kW}$$

Como A e B estão em paralelo com a mesma bateria, a tensão sobre B também é de 200 V:

$$I_B=\frac{P_B}{V}=\frac{4000}{200}=20\text{ A}$$

Q56
Eletromagnetismo — Força Magnética — Movimento circular de carga em campo magnético uniforme

Uma partícula de massa m, eletrizada com carga q, positiva, é lançada com velocidade $\vec v$ constante, no interior de um campo magnético uniforme $\vec B$. A direção do vetor $\vec v$ é perpendicular às linhas de indução do campo $\vec B$. Sabendo que a força magnética $\vec F_m$, que surge da interação da carga em movimento com o campo $\vec B$, desempenha o papel de força centrípeta, a partícula executa um movimento circular cujo raio da trajetória é R, e o período é T. Sobre essa situação são feitas as seguintes afirmações:

I. Mantendo m, q e $\vec v$ constantes e duplicando o valor do campo $\vec B$, o raio da trajetória circular é duplicado (R muda para 2 R).

II. Mantendo m, q e $\vec v$ constantes e duplicando o valor do campo $\vec B$, o período da trajetória circular é reduzido à metade (T muda para ½ T).

III. Mantendo q, $\vec v$ e $\vec B$ constantes e duplicando o valor da massa m da partícula, o raio da trajetória circular é reduzido à metade (R muda para ½ R).

IV. Mantendo q, $\vec v$ e $\vec B$ constantes e duplicando o valor da massa m da partícula, o período da trajetória circular é reduzido à metade (T muda para ½ T).

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2012.2

C
Resolução comentada

Igualando a força magnética à centrípeta:

$$q\,v\,B=\frac{m\,v^2}{R}$$

$$R=\frac{m\,v}{q\,B}$$

O período é o comprimento da circunferência dividido pela velocidade:

$$T=\frac{2\pi R}{v}=\frac{2\pi\,m}{q\,B}$$

Duplicando $B$, o raio cai à metade (I é falsa) e o período cai à metade (II é verdadeira). Duplicando $m$, o raio dobra (III é falsa) e o período também dobra (IV é falsa).

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