Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2013.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2013 (2013.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical: aceleração, tempos e velocidades

Quanto ao movimento de um corpo lançado verticalmente para cima e submetido somente à ação da gravidade, desprezando o efeito do ar, pode-se afirmar:

I. A aceleração escalar do corpo no ponto de altura máxima é zero.

II. O tempo necessário para a subida é igual ao tempo de descida, quando o corpo é lançado de um ponto e retorna ao mesmo ponto.

III. A aceleração escalar é maior na descida do que na subida.

IV. Para um dado ponto na trajetória, a velocidade escalar tem os mesmos valores, em módulo, na subida e na descida.

Está correto o que se afirma em:

A)
todas as alternativas.
B)
apenas I, II e IV.
C)
apenas II, III e IV.
D)
apenas II e IV.
E)
apenas I e II.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

D
Resolução comentada

Sem resistência do ar, a única força é o peso, e a aceleração é constante, de módulo $g$, em todos os pontos, inclusive no ponto mais alto, onde só a velocidade se anula. Por isso I e III são falsas.

A simetria do movimento dá:

$$t_{sub}=t_{desc}=\frac{v_0}{g}$$

Pela conservação da energia mecânica, em cada altura o módulo da velocidade é o mesmo na subida e na descida:

$$v=\sqrt{v_0^2-2\,g\,h}$$

Portanto, II e IV são verdadeiras.

Q50
Mecânica — Trabalho e Energia — Teorema trabalho–energia cinética

Uma bola de futebol de massa igual a 425 g possui velocidade inicial de 2 m/s. Um jogador de futebol dá um chute na bola, exercendo uma força constante de módulo igual a 40 N na mesma direção e no mesmo sentido do movimento da bola. Até que distância seu pé deve exercer essa força para que a velocidade da bola aumente para 6 m/s?

A)
0,340 m.
B)
0,191 m.
C)
0,170 m.
D)
0,085 m.
E)
0,021 m.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

C
Resolução comentada

O trabalho da força constante é igual à variação da energia cinética:

$$F\,d=\frac{m\,v^2}{2}-\frac{m\,v_0^2}{2}$$

Com $m=425\text{ g}=0{,}425\text{ kg}$:

$$d=\frac{m\,(v^2-v_0^2)}{2F}=\frac{0{,}425\cdot(36-4)}{2\cdot40}$$

$$d=\frac{13{,}6}{80}=0{,}17\text{ m}$$

Q51
Mecânica — Hidrostática — Pressão, empuxo e princípio de Pascal

Considerando as seguintes afirmativas sobre fluidos:

I. A pressão e o empuxo são medidos na mesma unidade.

II. O empuxo sofrido por um corpo totalmente mergulhado em água doce é igual ao empuxo sofrido pelo mesmo corpo quando totalmente mergulhado em água salgada.

III. A diferença de pressão entre dois pontos de uma mesma vertical, dentro de um líquido, independe da massa específica do líquido.

IV. O acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquido se transmite a todos os pontos do líquido.

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2013.1

E
Resolução comentada

I é falsa: a pressão se mede em pascal (N/m²) e o empuxo, que é uma força, em newton.

II é falsa: o empuxo depende da densidade do fluido, maior na água salgada:

$$E=\rho_{fluido}\,V_{desl}\,g$$

III é falsa: pela lei de Stevin, a diferença de pressão depende da massa específica:

$$\Delta p=\rho\,g\,\Delta h$$

IV é verdadeira: é o princípio de Pascal, o acréscimo de pressão num ponto de um líquido em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos.

Q52
Termologia — Calorimetria — Conversão de energia potencial em calor

Quando estava pintando o topo de uma antena a uma altura de 190 m, um trabalhador deixa cair acidentalmente uma garrafa com 1,8 L de água de sua mochila. A garrafa é amortecida por arbustos e atinge o solo sem se quebrar. Supondo que seja transferida para a água uma quantidade de calor igual ao módulo da variação da sua energia potencial ao longo da queda, qual é aproximadamente o aumento da temperatura da água?

Considerar $g=10\text{ m/s}^2$, $c_{\text{água}}=1\text{ cal/(g}\cdot\text{°C)}$ e $1\text{ cal}=4{,}18\text{ J}$.

A)
0,45 °C.
B)
4,5 °C.
C)
0,19 °C.
D)
1,9 °C.
E)
19 °C.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

A
Resolução comentada

A água, de densidade $1\text{ kg/L}$, tem massa $m=1{,}8\text{ kg}=1800\text{ g}$. A energia potencial perdida na queda é:

$$E_p=m\,g\,h=1{,}8\cdot10\cdot190=3420\text{ J}$$

Em calorias, com $1\text{ cal}=4{,}18\text{ J}$:

$$Q=\frac{3420}{4{,}18}\approx818\text{ cal}$$

O aumento de temperatura é:

$$\Delta\theta=\frac{Q}{m\,c}=\frac{818}{1800\cdot1}$$

$$\Delta\theta\approx0{,}45\text{ °C}$$

Q53
Óptica — Espelhos Esféricos — Imagem em espelho convexo esférico

O desenho representa um pequeno objeto O colocado próximo de uma esfera de vidro de raio R cuja superfície externa é espelhada. Uma pessoa observa o reflexo do objeto na superfície da esfera tendo como direção da sua visão o eixo principal. Nessa configuração é possível afirmar que a imagem observada pela pessoa será:

Esfera de raio R com centro C; o objeto O está sobre o eixo principal, a uma distância R da superfície, e o observador está do lado oposto ao da esfera
A)
virtual, direita e de menor tamanho.
B)
real, direita e de menor tamanho.
C)
virtual, invertida e de menor tamanho.
D)
real, invertida e de menor tamanho.
E)
imprópria.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

A
Resolução comentada

A parte externa da superfície espelhada da esfera é convexa: um espelho esférico convexo é divergente, com foco virtual e distância focal negativa.

$$\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{p'}\quad(f<0)$$

Para qualquer objeto real à frente dele, os raios refletidos divergem, e a imagem é formada pelos prolongamentos: virtual, direita e menor que o objeto. Não há posição do objeto que produza imagem real.

Q54
Ondulatória — Ondas — Propriedades gerais das ondas

As afirmativas a seguir referem-se às características das ondas de qualquer tipo e natureza:

I. Todas as ondas mudam de comprimento de onda ao mudar de meio sem mudar de frequência.

II. Todas as ondas propagam-se no vácuo.

III. Todas as ondas transportam energia sem transportar matéria.

IV. Todas as ondas experimentam os fenômenos de reflexão, refração, difração, interferência e polarização.

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2013.1

C
Resolução comentada

A frequência é determinada pela fonte e se mantém ao mudar de meio, enquanto a velocidade muda, e com ela o comprimento de onda:

$$v=\lambda\,f\ \Rightarrow\ \lambda=\frac{v}{f}$$

Assim I é verdadeira. III também: toda onda transporta energia, não matéria. II é falsa: ondas mecânicas, como o som, precisam de meio material. IV é falsa: a polarização só ocorre em ondas transversais, e o som, por exemplo, em fluidos é longitudinal.

Q55
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistência equivalente em paralelo e segunda lei de Ohm

Um professor de Física pede para um aluno determinar teoricamente o comprimento $L_1$ de um fio condutor metálico de área de seção transversal uniforme utilizado para enrolar um solenoide (bobina na forma de tubo). Para essa tarefa o professor informa ao aluno que quando outro pedaço do mesmo fio, cujo comprimento $L_2=1\text{ m}$, é ligado em paralelo aos terminais do solenoide, a resistência equivalente do conjunto é igual a $\dfrac{10}{11}\,R_2$, onde $R_2$ é a resistência do segundo pedaço de fio. Lembrando que a resistência de um fio condutor similar é dada por $R=\rho\,\dfrac{L}{A}$, onde $\rho$ é a resistividade característica do material, $L$ o seu comprimento e $A$ a área de seção transversal, pode-se afirmar que o comprimento $L_1$, em metros, é:

A)
5.
B)
10.
C)
11.
D)
100.
E)
20.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

B
Resolução comentada

Em paralelo, a resistência equivalente é:

$$R_{eq}=\frac{R_1\,R_2}{R_1+R_2}=\frac{10}{11}\,R_2$$

$$11\,R_1=10\,(R_1+R_2)\ \Rightarrow\ R_1=10\,R_2$$

Os dois pedaços são do mesmo fio (mesmos $\rho$ e $A$), e a resistência é proporcional ao comprimento:

$$R=\rho\,\frac{L}{A}\ \Rightarrow\ L_1=10\,L_2=10\cdot1$$

$$L_1=10\text{ m}$$

Q56
Eletromagnetismo — Força Magnética — Direção e sentido da força magnética sobre um elétron

Um elétron é lançado em linha reta com velocidade $\vec v$ constante, no interior de um campo magnético uniforme $\vec B$. Da interação do elétron em movimento com o campo $\vec B$ surge uma força magnética $\vec F_m$ no momento em que o elétron ingressa no campo magnético. O desenho a seguir representa um sistema de coordenadas cartesianas tridimensional no qual estão identificados por números seis vetores. Desses vetores, o conjunto de três vetores que representa corretamente (em direções e sentidos) uma possível configuração para $\vec v$, $\vec B$ e $\vec F_m$ na situação descrita é:

Sistema de eixos x, y e z com seis vetores numerados: 1 ao longo de +x, 2 ao longo de −z, 3 ao longo de +y, 4 ao longo de −x, 5 ao longo de +z e 6 ao longo de −y
A)
3; 5; 1.
B)
1; 3; 5.
C)
1; 3; 2.
D)
3; 6; 5.
E)
2; 5; 3.

Gabarito oficial — UPF 2013.1

C
Resolução comentada

Para uma carga $q$, a força magnética é:

$$\vec F=q\,\vec v\times\vec B$$

Ela é perpendicular a $\vec v$ e a $\vec B$, o que descarta as combinações com dois vetores na mesma direção. Para o elétron, $q<0$, e o sentido de $\vec F$ é oposto ao de $\vec v\times\vec B$.

Com $\vec v$ ao longo de $+x$ e $\vec B$ ao longo de $+y$, o produto vetorial aponta para $+z$ ($\hat x\times\hat y=\hat z$). Como a carga é negativa, a força aponta para $-z$.

Os três vetores perpendiculares entre si, com esse sentido, formam a única configuração válida entre as opções.

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