Vestibular de Inverno UPF 2016 (2016.2) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.
Dados da prova
UPF 2016.2
Física: Q49–Q56
Prova tipo A
Gabarito oficial conferido
Caderno tipo A. A Física ocupa as questões 49 a 56. O gabarito oficial do tipo B traz as alternativas em outra ordem.
Q49
Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical de massas diferentes
Dois objetos A e B de massas 400 g e 800 g, respectivamente, são lançados a partir do solo verticalmente para cima, ao mesmo tempo e com velocidades iniciais idênticas. Em um contexto no qual a resistência do ar é desprezada, analise as afirmativas que seguem.
I. O objeto A atingirá uma altura que será o dobro da atingida pelo objeto B.
II. A aceleração de A é a mesma de B.
III. O objeto A atingirá a altura máxima antes do objeto B.
IV. Os dois objetos gastarão o mesmo tempo para atingir a altura máxima.
Está correto apenas o que se afirma em:
A)
II e IV.
B)
I e IV.
C)
III e IV.
D)
I e II.
E)
II e III.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
A
Resolução comentada
Sem resistência do ar, a única força é o peso, e a aceleração vale $g$ para qualquer massa:
$$a=\frac{m\,g}{m}=g$$
A altura máxima e o tempo de subida dependem só da velocidade inicial, igual nos dois objetos:
$$h=\frac{v_0^2}{2g}\qquad t=\frac{v_0}{g}$$
Portanto I e III são falsas, porque as alturas e os tempos são iguais, e II e IV são verdadeiras.
Q50
Mecânica — Hidrostática — Pressão a 100 m de profundidade
Um indicador de profundidade mostra uma medida de 100 metros. Considerando que a densidade da água em que o indicador se encontra é igual a $1\text{ g/cm}^3$, pode-se afirmar que a pressão (em atm) exercida pela água, no local onde o indicador está, será, aproximadamente, de:
(considere $1\text{ atm}$ equivalente a $1\times10^5\text{ Pa}$ e $g=10\text{ m/s}^2$)
A)
100
B)
120
C)
13
D)
12
E)
10
Gabarito oficial — UPF 2016.2
E
Resolução comentada
A densidade de $1\text{ g/cm}^3$ equivale a $1000\text{ kg/m}^3$. Pelo teorema de Stevin, a pressão exercida pela coluna de água é:
O enunciado pede a pressão exercida pela água, e por isso a pressão atmosférica da superfície, de 1 atm, não é somada.
Q51
Termologia — Calorimetria — Equilíbrio térmico entre dois blocos
Dois blocos A e B, ambos do mesmo material, são colocados em contato no interior de um calorímetro ideal para que estejam isolados de influências externas. Considerando o calor específico do material ($c$), bem como considerando que a massa do bloco B ($m_B$) é igual ao dobro da massa do bloco A ($m_A$); que a temperatura inicial do bloco B ($T_B$) é igual ao triplo da temperatura inicial do bloco A ($T_A$) e que $T_A=60\text{ °C}$, pode-se afirmar que, quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio ($T_{eq}$) será igual a:
A)
420 ºC.
B)
60 ºC.
C)
180 ºC.
D)
140 ºC.
E)
120 ºC.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
D
Resolução comentada
As temperaturas iniciais são $T_A=60\text{ °C}$ e $T_B=3\cdot60=180\text{ °C}$. Num calorímetro ideal, a soma dos calores trocados é nula:
$$m_A\,c\,(T_{eq}-60)+m_B\,c\,(T_{eq}-180)=0$$
Com $m_B=2\,m_A$, e cancelando $m_A$ e $c$:
$$(T_{eq}-60)+2\,(T_{eq}-180)=0$$
$$3\,T_{eq}=60+360=420$$
$$T_{eq}=140\text{ °C}$$
O valor fica mais próximo de $T_B$, porque o bloco B tem o dobro da capacidade térmica.
Q52
Termologia — Gases — Transformação isobárica e temperatura final
Um gás ideal inicialmente à temperatura de $27\text{ °C}$ e volume de $0{,}02\text{ m}^3$ é submetido a uma transformação isobárica, elevando seu volume para $0{,}06\text{ m}^3$. Nessas condições, é possível afirmar que sua temperatura final é, em °C, de:
A)
627
B)
81
C)
900
D)
1173
E)
300
Gabarito oficial — UPF 2016.2
A
Resolução comentada
Numa transformação isobárica, o volume é proporcional à temperatura absoluta:
$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$$
Com $T_1=27+273=300\text{ K}$ e volume triplicado:
Óptica — Espelhos Esféricos — Imagens em espelhos esféricos
As afirmações a seguir referem-se à formação de imagens em espelhos esféricos.
I. Uma imagem real é obtida quando acontece a intersecção dos raios luminosos refletidos por um espelho.
II. Um espelho convexo não forma, em nenhuma situação, uma imagem real.
III. A imagem real formada por um espelho convexo de um objeto colocado à sua frente é sempre de maior tamanho do que o do objeto.
IV. Independentemente da posição do objeto colocado à frente de um espelho convexo, ter-se-á sempre uma imagem maior do que o objeto.
Está correto apenas o que se afirma em:
A)
I e II.
B)
II e III.
C)
I, II e IV.
D)
II e IV.
E)
II, III e IV.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
A
Resolução comentada
A imagem real se forma pelo cruzamento efetivo dos raios refletidos, e a virtual, pelo cruzamento de seus prolongamentos, o que torna I verdadeira.
O espelho convexo é divergente: os raios refletidos nunca se cruzam, e a imagem é sempre virtual, direita e menor que o objeto, qualquer que seja a posição dele:
$$f<0,\qquad A=\frac{-p'}{p}>0,\quad |A|<1$$
Portanto II é verdadeira, e III e IV são falsas: não existe imagem real no espelho convexo, e a imagem nunca é maior que o objeto.
Q54
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de lâmpadas em paralelo
Em uma aula experimental de Física, o professor apresenta aos alunos uma associação em paralelo constituída por três lâmpadas incandescentes ligadas a uma fonte de tensão constante. Durante o experimento, uma lâmpada queima. Nessa situação:
A)
As demais lâmpadas se apagarão.
B)
A resistência equivalente da associação aumentará de valor.
C)
A intensidade da corrente fornecida pela fonte permanecerá a mesma.
D)
A potência da associação aumenta.
E)
A intensidade da corrente fornecida pela fonte aumenta.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
B
Resolução comentada
Em paralelo, cada lâmpada está submetida à tensão da fonte, de modo que as outras duas continuam acesas, com o mesmo brilho.
Ao retirar um ramo, a soma dos inversos diminui, e $R_{eq}$ aumenta. Com $U$ constante, a corrente total e a potência fornecidas pela fonte diminuem:
$$i=\frac{U}{R_{eq}}\qquad P=\frac{U^2}{R_{eq}}$$
Q55
Eletromagnetismo — Força Magnética — Partícula negativa em campo magnético vertical
Considere uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme cujas linhas de indução são verticais, com sentido para cima. Suponha que uma partícula carregada negativamente se movimente horizontalmente da direita para a esquerda, com velocidade constante, e penetre na região do campo. Sobre o comportamento da partícula, analise as afirmações que seguem.
I. O campo magnético interage com a partícula, diminuindo o módulo da velocidade.
II. O campo magnético interage com a partícula, mas não influencia no módulo da sua velocidade.
III. O campo magnético interage com a partícula e modifica a direção original do deslocamento dessa partícula.
IV. O módulo da força magnética sobre a partícula é zero.
Está correto apenas o que se afirma em:
A)
I e II.
B)
II e III.
C)
III e IV.
D)
I e III.
E)
II e IV.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
B
Resolução comentada
A velocidade da partícula é horizontal e o campo é vertical, portanto perpendiculares, e a força magnética tem módulo máximo:
Isso torna IV falsa. A força é perpendicular à velocidade em todos os instantes, de modo que não realiza trabalho:
$$\tau=F\,d\cos90^\circ=0$$
Logo, a energia cinética e o módulo da velocidade não mudam (I falsa, II verdadeira), mas a direção da velocidade muda continuamente, e a partícula descreve uma trajetória curva (III verdadeira).
Q56
Física Moderna — Física Quântica — Afirmativas de Física Moderna
A física moderna trata da física desenvolvida no início do século XX e dos conhecimentos por ela gerados advêm muitos dos avanços tecnológicos observados nos dias atuais. Sobre fenômenos, conceitos e teorias abordadas pela física moderna, analise as afirmativas que seguem.
I. O efeito fotoelétrico explica como um próton pode ser arrancado de um metal.
II. As leis da física são idênticas para todos os observadores em qualquer referencial inercial.
III. Um elétron salta de uma órbita para outra somente quando perde energia.
IV. A energia de um fóton é diretamente proporcional à sua frequência.
Está correto apenas o que se afirma em:
A)
I e III.
B)
II e III.
C)
II e IV.
D)
I e II.
E)
III e IV.
Gabarito oficial — UPF 2016.2
C
Resolução comentada
I é falsa: o efeito fotoelétrico arranca elétrons da superfície do metal, e não prótons.
II é verdadeira, é o primeiro postulado da relatividade restrita.
III é falsa: o elétron salta para uma órbita mais externa ao absorver energia, e para uma mais interna ao emitir energia. Ele pode saltar nos dois sentidos.
