Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2015.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2015 (2015.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — Lançamento horizontal e tempo de queda

O Brasil, em 2014, sediou o Campeonato Mundial de Balonismo. Mais de 20 equipes de diferentes nacionalidades coloriram, com seus balões de ar quente, o céu de Rio Claro, no interior de São Paulo. Desse feito, um professor de Física propôs a um estudante de ensino médio a seguinte questão: considere um balão deslocando-se horizontalmente, a 80 m do solo, com velocidade constante de 6 m/s. Quando ele passa exatamente sobre uma pessoa parada no solo, deixa cair um objeto que estava fixo em seu cesto. Desprezando qualquer atrito do objeto com o ar e considerando $g=10\text{ m/s}^2$, qual será o tempo gasto pelo objeto para atingir o solo, considerado plano? A resposta correta para a questão proposta ao estudante é:

A)
2 segundos.
B)
3 segundos.
C)
4 segundos.
D)
5 segundos.
E)
6 segundos.

Gabarito oficial — UPF 2015.1

C
Resolução comentada

Na vertical, o objeto parte do repouso e cai em queda livre por $80\text{ m}$:

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

$$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2\cdot80}{10}}=\sqrt{16}$$

$$t=4\text{ s}$$

A velocidade horizontal de $6\text{ m/s}$ não interfere no tempo de queda: ela só determina onde o objeto cai, a $6\cdot4=24\text{ m}$ da pessoa.

Q50
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo e alcance até a trave

Na Copa do Mundo de 2014, alguns gols foram marcados a partir de cobranças de falta. Nessa situação, considere que um jogador bate uma falta de modo que a velocidade inicial da bola forma um ângulo de $45^\circ$ com o plano do gramado. Depois de 2 s de voo no ponto mais alto de sua trajetória, a bola bate na parte superior da trave, que está a 2,4 m do plano do gramado. Considerando $g=10\text{ m/s}^2$ e desprezando os efeitos do atrito com o ar, pode-se dizer que a distância, em metros, do ponto onde foi batida a falta até a trave, é, aproximadamente:

A)
22
B)
32
C)
42
D)
52
E)
62

Gabarito oficial — UPF 2015.1

A
Resolução comentada

A $45^\circ$, as componentes da velocidade inicial são iguais, $v_{0x}=v_{0y}=v_0'$. A bola chega à parte superior da trave, a $2{,}4\text{ m}$, após $2\text{ s}$ de voo. Na vertical:

$$y=v_{0y}\,t-\frac{g\,t^2}{2}\ \Rightarrow\ 2{,}4=2\,v_{0y}-\frac{10\cdot4}{2}$$

$$v_{0y}=\frac{2{,}4+20}{2}=11{,}2\text{ m/s}$$

Como $v_{0x}=v_{0y}$, na horizontal (movimento uniforme):

$$x=v_{0x}\,t=11{,}2\cdot2$$

$$x\approx22\text{ m}$$

Os dados do enunciado só são compatíveis assim: tomar os 2 s como o tempo até a trave.

Q51
Mecânica — Hidrostática — Empuxo em rios

O inverno trouxe excesso de chuva para a região Sul, provocando aumento no volume de água nos rios. Com relação à força exercida pela água sobre os corpos nela imersos, denominada de empuxo, é correto afirmar:

A)
É sempre igual ao peso do corpo.
B)
Seu valor depende da densidade do corpo imerso.
C)
Seu valor depende da quantidade total de água no rio.
D)
Tem seu módulo igual ao peso do volume da água deslocada.
E)
É sempre menor do que o peso do corpo.

Gabarito oficial — UPF 2015.1

D
Resolução comentada

O princípio de Arquimedes afirma que o empuxo é o peso do fluido deslocado:

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

Ele depende da densidade do fluido e do volume deslocado, e não da quantidade total de água nem da densidade do corpo. Só é igual ao peso do corpo se ele estiver em equilíbrio flutuando, e é maior ou menor que o peso conforme o corpo suba ou afunde.

Q52
Termologia — Calorimetria — Calor retirado do corpo e massa de água

Recentemente, empresas desportivas lançaram o cooling vest, que é um colete utilizado para resfriar o corpo e amenizar os efeitos do calor. Com relação à temperatura do corpo humano, imagine e admita que ele transfira calor para o meio ambiente na razão de 2,0 kcal/min. Considerando o calor específico da água $=1{,}0\text{ kcal/(kg}\cdot\text{°C)}$, se esse calor pudesse ser aproveitado integralmente para aquecer determinada porção de água, de $20\text{ °C}$ a $80\text{ °C}$, a quantidade de calor transferida em 1 hora poderia aquecer uma massa de água, em kg, equivalente a:

A)
1
B)
2
C)
3
D)
4
E)
5

Gabarito oficial — UPF 2015.1

B
Resolução comentada

Em 1 hora, a $2{,}0\text{ kcal/min}$:

$$Q=2{,}0\cdot60=120\text{ kcal}$$

A massa de água aquecida de $20\text{ °C}$ a $80\text{ °C}$ ($\Delta\theta=60\text{ °C}$):

$$Q=m\,c\,\Delta\theta\ \Rightarrow\ m=\frac{120}{1{,}0\cdot60}$$

$$m=2\text{ kg}$$

Q53
Óptica — Princípios da Óptica — Eclipse e propagação retilínea

Segundo os astrônomos, um eclipse solar irá ocorrer em 20 de março de 2015 e será visível, por exemplo, em alguns países da Europa. Com relação à ocorrência de eclipses, é correto afirmar que eles evidenciam o princípio da:

A)
reversibilidade dos raios luminosos.
B)
independência dos raios luminosos.
C)
refração da luz.
D)
propagação retilínea da luz.
E)
polarização da luz.

Gabarito oficial — UPF 2015.1

D
Resolução comentada

Num eclipse solar, a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra. Como a luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos e transparentes, a Lua bloqueia os raios e projeta sombra e penumbra sobre a superfície terrestre.

É a propagação retilínea que permite prever com precisão a região de sombra, e portanto os locais de onde o eclipse é visível. Os outros princípios citados não explicam a formação de sombra.

Q54
Física Moderna — Relatividade — Postulados da relatividade e efeito fotoelétrico

Analise as afirmações sobre tópicos de Física Moderna.

I. Um dos postulados da teoria da relatividade especial é o de que as leis da Física são idênticas em relação a qualquer referencial inercial.

II. Um segundo postulado da teoria da relatividade especial é o de que a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal que não depende do movimento da fonte de luz.

III. Denomina-se de efeito fotoelétrico a emissão de fótons por um material metálico quando exposto à radiação eletromagnética.

IV. A Física Moderna destaca que em algumas situações a luz se comporta como onda e em outras situações como partícula.

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2015.1

E
Resolução comentada

I e II são os dois postulados da relatividade especial: as leis da Física valem igualmente em todos os referenciais inerciais, e a velocidade da luz no vácuo é a mesma, $c$, independentemente do movimento da fonte.

III é falsa: o efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons, e não de fótons, por uma superfície metálica iluminada. A luz incidente é que é feita de fótons, cada um com energia:

$$E=h\,f$$

IV é verdadeira: a dualidade onda-partícula é um pilar da Física Moderna.

Q55
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Conceitos de eletricidade e magnetismo

Sobre conceitos de eletricidade e magnetismo, são feitas as seguintes afirmações:

I. Se uma partícula com carga não nula se move num campo magnético uniforme perpendicularmente à direção do campo, então a força magnética sobre ela é nula.

II. Somente ímãs permanentes podem produzir, num dado ponto do espaço, campos magnéticos de módulo e direção constantes.

III. Quando dois fios condutores retilíneos longos são colocados em paralelo e percorridos por correntes elétricas contínuas de mesmo módulo e sentido, observa-se que os fios se atraem.

IV. Uma carga elétrica em movimento pode gerar campo magnético, mas não campo elétrico.

Está correto apenas o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2015.1

A
Resolução comentada

I é falsa: a força magnética é:

$$F=|q|\,v\,B\,\text{sen}\,\theta$$

Com a velocidade perpendicular ao campo, $\text{sen}\,90^\circ=1$, e a força é máxima, e não nula.

II é falsa: eletroímãs, percorridos por corrente contínua, também produzem campos constantes.

III é verdadeira: dois fios paralelos com correntes de mesmo sentido se atraem, porque o campo de um exerce força sobre a corrente do outro.

IV é falsa: uma carga em movimento produz campo magnético e também campo elétrico, que acompanha qualquer carga.

Q56
Eletricidade — Eletrodinâmica — Medida da resistência com voltímetro e amperímetro

Em uma aula no laboratório de Física, o professor solicita aos alunos que meçam o valor da resistência elétrica de um resistor utilizando um voltímetro ideal e um amperímetro ideal. Dos esquemas abaixo, que representam arranjos experimentais, qual o mais indicado para a realização dessa medição?

Cinco esquemas de circuito, de A a E, com bateria, resistor R, amperímetro A e voltímetro V ligados em posições diferentes
A)
Esquema A
B)
Esquema B
C)
Esquema C
D)
Esquema D
E)
Esquema E

Gabarito oficial — UPF 2015.1

A
Resolução comentada

Para obter $R=\dfrac{U}{i}$, é preciso medir a corrente que atravessa o resistor e a tensão entre seus terminais.

O amperímetro ideal tem resistência nula e precisa ficar em série com o resistor, para ser atravessado pela mesma corrente. O voltímetro ideal tem resistência infinita e precisa ficar em paralelo com o resistor, para medir a diferença de potencial sobre ele:

$$R=\frac{U_{V}}{i_{A}}$$

Nos demais esquemas, ou o voltímetro está em série (interrompendo a corrente), ou o amperímetro está em paralelo (curto-circuito), ou as medidas não são feitas sobre o mesmo resistor. Apenas um esquema satisfaz as duas condições.

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