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

UPF · 2015.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Inverno UPF 2015 (2015.2) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — Frequência e velocidade angular em rodas de tamanhos diferentes

Recentemente, foi instalada, em Passo Fundo, uma ciclovia para que a população possa andar de bicicleta. Imagine que, em um final de semana, pai e filho resolveram dar uma volta, cada um com sua respectiva bicicleta, andando lado a lado, com a mesma velocidade. Admitindo-se que o diâmetro das rodas da bicicleta do pai é o dobro do diâmetro das rodas da bicicleta do filho, pode-se afirmar que as rodas da bicicleta do pai, em relação às da bicicleta do filho giram com:

A)
o dobro da frequência e da velocidade angular.
B)
a metade da frequência e da velocidade angular.
C)
a metade da frequência e a mesma velocidade angular.
D)
a mesma frequência e a metade da velocidade angular.
E)
a mesma frequência e o dobro da velocidade angular.

Gabarito oficial — UPF 2015.2

B
Resolução comentada

Os dois ciclistas têm a mesma velocidade, igual à velocidade linear de um ponto da borda de cada roda:

$$v=\omega\,R=2\pi\,f\,R$$

Com $v$ igual e $R_{pai}=2\,R_{filho}$:

$$\omega_{pai}=\frac{v}{R_{pai}}=\frac{v}{2\,R_{filho}}=\frac{\omega_{filho}}{2}$$

A frequência é proporcional à velocidade angular, $f=\dfrac{\omega}{2\pi}$, e então também cai à metade.

Q50
Mecânica — Dinâmica — Peso aparente em elevador que acelera

A queda de um elevador em um prédio no centro de Porto Alegre no final de 2014 reforçou as ações de fiscalização nesses equipamentos, especialmente em relação à superlotação. A partir desse fato, um professor de Física resolve explorar o tema em sala de aula e apresenta aos alunos a seguinte situação: um homem de massa 70 kg está apoiado numa balança calibrada em newtons no interior de um elevador que desce à razão de $2\text{ m/s}^2$. Considerando $g=10\text{ m/s}^2$, pode-se afirmar que a intensidade da força indicada pela balança será, em newtons, de:

A)
560
B)
840
C)
700
D)
140
E)
480

Gabarito oficial — UPF 2015.2

A
Resolução comentada

A balança indica a força normal $N$ sobre o homem. Com o elevador descendo e acelerando para baixo a $2\text{ m/s}^2$, tomando o sentido para baixo como positivo:

$$P-N=m\,a$$

$$N=m\,(g-a)=70\cdot(10-2)$$

$$N=560\text{ N}$$

A leitura é menor que o peso de $700\text{ N}$: a sensação é de estar mais leve.

Q51
Mecânica — Gravitação — Velocidade orbital de satélites

Atualmente, um grande número de satélites artificiais gira ao redor da Terra. Alguns são usados para pesquisa científica ou observações dos astros, outros são meteorológicos ou são utilizados nas comunicações, dentre outras finalidades. Esses satélites que giram ao redor da Terra apresentam velocidades orbitais que dependem da(s) seguinte(s) grandeza(s):

A)
Massa do Sol e raio da órbita.
B)
Massa do satélite e massa da Terra.
C)
Massa da Terra e raio da órbita.
D)
Massa do satélite e raio da órbita.
E)
Apenas o raio da órbita.

Gabarito oficial — UPF 2015.2

C
Resolução comentada

A força gravitacional da Terra, de massa $M$, é a resultante centrípeta sobre o satélite de massa $m$:

$$\frac{G\,M\,m}{r^2}=\frac{m\,v^2}{r}$$

A massa $m$ se cancela:

$$v=\sqrt{\frac{G\,M}{r}}$$

A velocidade orbital depende apenas da massa da Terra e do raio da órbita.

Q52
Termologia — Gases — Expansão gasosa a pressão constante

Durante uma aula experimental de Física, o professor realiza uma atividade de expansão gasosa à pressão constante. Inicialmente, ele tem 400 mL de um gás a $15\text{ °C}$ e deseja obter, ao final, 500 mL desse mesmo gás. Ao atingir esse volume, a temperatura da massa de gás, em °C, será de:

A)
49
B)
25
C)
69
D)
87
E)
110

Gabarito oficial — UPF 2015.2

D
Resolução comentada

Numa transformação isobárica, vale a lei de Charles, com temperatura em kelvin:

$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$$

Com $T_1=15+273=288\text{ K}$:

$$T_2=288\cdot\frac{500}{400}=360\text{ K}$$

Em graus Celsius:

$$T_2=360-273=87\text{ °C}$$

Q53
Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Efeito Doppler e desvio para o vermelho

Em certas observações astronômicas, os cientistas encontraram situações nas quais é possível detectar o Efeito Doppler com a luz. Nessas situações, a percepção de que a cor da luz emitida por certa estrela parece ser mais avermelhada do que realmente é significa que:

A)
a estrela está muito distante da Terra.
B)
a estrela está se afastando da Terra.
C)
a luz sofre refração na atmosfera.
D)
a luz se propaga com velocidade muito grande no vácuo.
E)
a estrela está se aproximando da Terra.

Gabarito oficial — UPF 2015.2

B
Resolução comentada

No efeito Doppler, a frequência observada é menor quando a fonte se afasta do observador e maior quando se aproxima. Para a luz visível, a frequência menor corresponde ao vermelho (comprimento de onda maior):

$$f_{obs}\lambda_{emit}$$

A cor parecer mais avermelhada indica, então, que a estrela se afasta da Terra, o chamado desvio para o vermelho, evidência da expansão do universo.

Q54
Ondulatória — Ondas — Amplitude, comprimento de onda e frequência pelo gráfico

A onda mostrada na figura abaixo se propaga com velocidade de 32 m/s. Analisando a imagem, é possível concluir que a amplitude, o comprimento de onda e a frequência dessa onda são, respectivamente:

Gráfico de y em cm por x em cm de uma senoide: sobe até 1 cm em x = 2, volta a zero em x = 4, desce até −1 cm em x = 6 e volta a zero em x = 8
A)
2 cm / 4 cm / 800Hz.
B)
1 cm / 8 cm / 500Hz.
C)
2 cm / 8 cm / 400Hz.
D)
8 cm / 2 cm / 40 Hz.
E)
1 cm / 8 cm / 400Hz.

Gabarito oficial — UPF 2015.2

E
Resolução comentada

No gráfico, o deslocamento máximo é de $1\text{ cm}$, que é a amplitude. Um ciclo completo se estende de $x=0$ a $x=8\text{ cm}$:

$$\lambda=8\text{ cm}=0{,}08\text{ m}$$

Pela equação fundamental da ondulatória:

$$v=\lambda\,f\ \Rightarrow\ f=\frac{v}{\lambda}=\frac{32}{0{,}08}$$

$$f=400\text{ Hz}$$

Q55
Eletricidade — Eletrostática — Equilíbrio de lâmina carregada em campo elétrico

Uma lâmina muito fina e minúscula de cobre, contendo uma carga elétrica $q$, flutua em equilíbrio numa região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de 20 kN/C, cuja direção é vertical e cujo sentido se dá de cima para baixo. Considerando que a carga do elétron seja de $1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$ e a aceleração gravitacional seja de $10\text{ m/s}^2$ e sabendo que a massa da lâmina é de 3,2 mg, é possível afirmar que o número de elétrons em excesso na lâmina é:

A)
$3{,}0\times10^{12}$
B)
$1{,}0\times10^{13}$
C)
$1{,}0\times10^{10}$
D)
$2{,}0\times10^{12}$
E)
$3{,}0\times10^{11}$

Gabarito oficial — UPF 2015.2

C
Resolução comentada

Em equilíbrio, a força elétrica equilibra o peso. Como o campo aponta para baixo e a força deve apontar para cima, a carga é negativa:

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

Com $m=3{,}2\text{ mg}=3{,}2\times10^{-6}\text{ kg}$ e $E=20\text{ kN/C}=2\times10^{4}\text{ N/C}$:

$$|q|=\frac{m\,g}{E}=\frac{3{,}2\times10^{-6}\cdot10}{2\times10^{4}}=1{,}6\times10^{-9}\text{ C}$$

O número de elétrons em excesso:

$$n=\frac{|q|}{e}=\frac{1{,}6\times10^{-9}}{1{,}6\times10^{-19}}$$

$$n=1{,}0\times10^{10}$$

Q56
Física Moderna — Física Quântica — Efeito fotoelétrico

Com relação ao efeito fotoelétrico, são feitas as seguintes afirmações:

I. Pode ser explicado satisfatoriamente com a adoção do modelo corpuscular da luz.

II. Consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica atingida por radiação eletromagnética.

III. Uma superfície metálica fotossensível somente emite elétrons quando a frequência da luz incidente nessa superfície excede um certo valor mínimo, que depende do metal.

Está correto o que se afirma em:

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

Gabarito oficial — UPF 2015.2

A
Resolução comentada

Segundo Einstein, a luz é formada de fótons, cada um com energia $E=h\,f$. Um elétron só é arrancado se absorver um fóton com energia maior que a função trabalho $\phi$ do metal:

$$h\,f\geq\phi\ \Rightarrow\ f\geq f_0=\frac{\phi}{h}$$

Isso torna verdadeiras as três afirmativas: o modelo corpuscular explica o efeito, o fenômeno é a emissão de elétrons e existe uma frequência mínima $f_0$, característica de cada metal.

↑ Voltar ao topo