Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2018.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2018 (2018.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Mecânica — Cinemática — Queda livre e movimento uniforme combinados

Sobre um rio, há uma ponte de 20 metros de altura de onde um pescador deixa cair um anzol ligado a um peso de chumbo. Esse anzol, que cai a partir do repouso e em linha reta, atinge uma lancha que se deslocava com velocidade constante de 20 m/s por esse rio. Nessas condições, desprezando a resistência do ar e admitindo que a aceleração gravitacional seja $10\text{ m/s}^2$, pode-se afirmar que no exato momento do início da queda do anzol a lancha estava a uma distância da vertical da queda, em metros, de:

A)
80
B)
100
C)
40
D)
20
E)
60

Gabarito oficial — UPF 2018.1

C
Resolução comentada

O anzol cai em queda livre, a partir do repouso, por 20 m:

$$h=\frac{g\,t^2}{2}\ \Rightarrow\ t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2\cdot20}{10}}=2\text{ s}$$

Nesse mesmo intervalo, a lancha, em movimento uniforme, percorre:

$$d=v\,t=20\cdot2$$

$$d=40\text{ m}$$

A distância procurada é o espaço que a lancha percorre durante a queda do anzol.

Q50
Mecânica — Dinâmica — Forças em MRU com força inclinada

Um estudante de Física aplica uma força $F$ sobre um livro que está em cima de uma mesa, conforme esquema apresentado na figura. Lembrando da aula de Mecânica, ele começa a fazer algumas conjecturas sobre as relações entre as forças que atuam nesse livro. Considerando um movimento de velocidade constante, qual das alternativas a seguir expressa de forma mais adequada a relação entre essas forças?

Livro sobre uma mesa sob ação de F inclinada para cima, atrito F_AT para a esquerda, normal N para cima e peso P para baixo
A)
$F
B)
$F>F_{AT}$ e $P>N$.
C)
$F=F_{AT}$ e $P=N$.
D)
$F>F_{AT}$ e $P
E)
$F

Gabarito oficial — UPF 2018.1

B
Resolução comentada

Com velocidade constante, a resultante é nula. Sendo $\theta$ o ângulo de $F$ com a horizontal, em cada eixo:

$$F\cos\theta=F_{AT}$$

$$N+F\,\text{sen}\,\theta=P$$

Na primeira equação, como $\cos\theta<1$ para uma força inclinada, tem-se $F>F_{AT}$. Na segunda, a componente vertical de $F$ sustenta parte do peso, e a normal é menor que o peso:

$$N=P-F\,\text{sen}\,\theta

Portanto $F>F_{AT}$ e $P>N$.

Q51
Mecânica — Hidrostática — Pressão e área de contato

Durante um churrasco, o assador percebe que a faca está “sem fio” e decide afiá-la. Como resultado desse processo, a faca passa a cortar a carne com maior facilidade e com o mesmo esforço. Dentre as razões que justificam esse fenômeno, está a de que afiar a faca resulta em

A)
redução de pressão.
B)
redução de força.
C)
aumento de sensibilidade.
D)
redução de área de contato.
E)
aumento de força.

Gabarito oficial — UPF 2018.1

D
Resolução comentada

A pressão que a lâmina exerce sobre a carne é a razão entre a força e a área de contato:

$$p=\frac{F}{A}$$

O assador aplica o mesmo esforço, isto é, a mesma força $F$. Ao afiar, a aresta da lâmina fica mais fina e a área $A$ diminui, de modo que a pressão aumenta e a carne se rompe com facilidade.

Q52
Óptica — Refração — Dispersão da luz no prisma

Conta a história que Isaac Newton, trabalhando no polimento de algumas peças de vidro, conseguiu obter um prisma triangular, o qual utilizou para a sua famosa experiência da dispersão da luz branca, ilustrada na figura a seguir.

Newton e um assistente observam a luz branca atravessar um prisma e se decompor em cores sobre um anteparo

Utilizando-se da palavra latina spectrum, ele descreveu o conjunto de cores que resultou dessa dispersão da luz branca ao atravessar o prisma. A explicação para o observado por Newton encontra-se associada ao fato de que cada cor que compõe o spectrum sofre um desvio diferente em virtude

A)
da sua polarização.
B)
da sua difusão.
C)
do seu índice de refração.
D)
da sua velocidade no vácuo.
E)
da sua interferência.

Gabarito oficial — UPF 2018.1

C
Resolução comentada

Na refração, o desvio sofrido pelo raio depende do índice de refração do meio, regido pela lei de Snell:

$$n_1\,\text{sen}\,\theta_1=n_2\,\text{sen}\,\theta_2$$

No vidro, o índice de refração é ligeiramente diferente para cada cor: maior para o violeta e menor para o vermelho. Por isso cada cor se desvia de um ângulo próprio e a luz branca se decompõe em espectro.

A velocidade da luz no vácuo, porém, é a mesma para todas as cores, e por isso ela não pode explicar a separação.

Q53
Termologia — Calorimetria — Mistura de água quente e fria

Um professor de Física, ao final de seu dia de trabalho, resolve preparar um banho de banheira e deseja que sua água esteja exatamente a $38\text{ °C}$. Entretanto, ele se descuida e verifica que a temperatura da água atingiu $42\text{ °C}$. Para solucionar o problema, o professor resolve adicionar água da torneira, que está a $18\text{ °C}$. Considerando que há, na banheira, 60 litros de água, e que haja trocas de calor apenas entre a água quente e a água fria, qual será o volume de água, em litros, que ele deverá acrescentar na banheira para atingir a temperatura desejada?

A)
12
B)
20
C)
18
D)
16
E)
6

Gabarito oficial — UPF 2018.1

A
Resolução comentada

Sem perdas, a soma dos calores trocados é nula. Como a substância é a mesma, o produto $c\cdot\rho$ se cancela, e basta trabalhar com os volumes:

$$V_{q}\,(T-42)+V_{f}\,(T-18)=0$$

Com $T=38\text{ °C}$ e $V_q=60\text{ L}$:

$$60\cdot(38-42)+x\cdot(38-18)=0$$

$$-240+20\,x=0$$

$$x=12\text{ L}$$

Q54
Mecânica — Trabalho e Energia — Moto perpétuo e conservação de energia

São várias as reportagens veiculadas na mídia que mostram pessoas tentando construir um motor que não necessita fornecimento contínuo de energia externa para funcionar, ao que se denomina de “moto perpétuo”. Essas máquinas têm como objetivo gerar energia para manter o seu próprio movimento, bastando dar um impulso inicial e o movimento se dará de forma perpétua. Se essa máquina funcionasse, necessariamente se estaria violando a

A)
Lei da Conservação de Energia.
B)
Primeira Lei de Newton.
C)
Lei da Conservação de Quantidade de Movimento.
D)
Lei da Gravitação Universal.
E)
Equação geral dos gases.

Gabarito oficial — UPF 2018.1

A
Resolução comentada

Numa máquina real, parte da energia é sempre dissipada, principalmente em atrito, e vira calor. Para o motor continuar a funcionar sem fonte externa, ele teria de produzir uma energia útil maior do que a que recebe:

$$E_{\text{útil}}>E_{\text{fornecida}}$$

Isso criaria energia do nada, o que contraria a lei da conservação da energia. As outras leis citadas não impedem um dispositivo de manter o próprio movimento nem de gerar trabalho.

Q55
Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia elétrica e custo

O gráfico a seguir ilustra a variação de corrente elétrica de uma torneira elétrica operando em 220 V, durante 3 h. Considerando que o custo de kWh é de R$ 0,30, o valor a ser pago para a concessionária de distribuição elétrica referente ao período em que a torneira permaneceu ligada será de

Gráfico da corrente I em ampères por tempo t em horas: 10 A de 0 a 1 h, 20 A de 1 a 2 h e 10 A de 2 a 3 h
A)
R$ 6,60
B)
R$ 6,40
C)
R$ 8,80
D)
R$ 3,00
E)
R$ 2,64

Gabarito oficial — UPF 2018.1

E
Resolução comentada

A potência em cada trecho é $P=U\,i$, e a energia é a soma de potência vezes tempo. Com $U=220\text{ V}$ constante, a energia fica proporcional à carga total, a área do gráfico:

$$Q=10\cdot1+20\cdot1+10\cdot1=40\text{ A}\cdot\text{h}$$

$$E=U\,Q=220\cdot40=8800\text{ Wh}=8{,}8\text{ kWh}$$

O custo, a 0,30 reais por kWh, é:

$$C=8{,}8\cdot0{,}30$$

$$C=2{,}64\text{ reais}$$

Q56
Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Condição para força eletromotriz induzida

A indução eletromagnética é um fenômeno que se encontra presente em diversos equipamentos que utilizamos cotidianamente. Ela é utilizada para gerar energia elétrica e seu princípio físico consiste no aparecimento de uma força eletromotriz entre os extremos de um fio condutor. Para que essa força eletromotriz surja, é necessário haver variação de

A)
campo elétrico.
B)
resistência elétrica.
C)
capacitância elétrica.
D)
temperatura.
E)
fluxo magnético.

Gabarito oficial — UPF 2018.1

E
Resolução comentada

Pela lei de Faraday, a força eletromotriz induzida num circuito é a taxa de variação do fluxo magnético através dele:

$$\varepsilon=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

O fluxo depende do campo magnético, da área e da orientação do circuito. Só quando algum desses fatores muda no tempo, isto é, quando há variação de fluxo magnético, surge a fem.

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