Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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UPF · 2019.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade de Passo Fundo

Vestibular de Verão UPF 2019 (2019.1) · Física: Q49–Q56 · prova tipo A · resolução comentada Método TEF. Gabarito oficial divulgado pela UPF.

Q49
Termologia — Gases — Transformação gasosa geral

Considerando que o volume de um gás ideal é $V_1=0{,}5\text{ m}^3$ na temperatura $T_1=0\text{ °C}$ e pressão $P_1$, podemos afirmar que, na pressão $P_2=0{,}5\,P_1$ e $T_2=10\,T_1$, o volume do gás, em m³, será

A)
1
B)
5
C)
20
D)
10
E)
0,1

Gabarito oficial — UPF 2019.1

D
Resolução comentada

A quantidade de gás é a mesma, então vale a lei geral dos gases, com temperaturas em kelvin:

$$\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}$$

Isolando o volume final:

$$V_2=V_1\cdot\frac{P_1}{P_2}\cdot\frac{T_2}{T_1}$$

Com $P_2=0{,}5\,P_1$ e $T_2=10\,T_1$, as razões não dependem dos valores de $P_1$ e $T_1$:

$$V_2=0{,}5\cdot\frac{1}{0{,}5}\cdot10$$

$$V_2=10\text{ m}^3$$

Os valores de $T_1=0\text{ °C}$ (273 K) não aparecem na conta, mas é a escala absoluta que justifica multiplicar a temperatura por 10.

Q50
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e aceleração do balão

Durante uma experiência, um estudante de Física, no interior de uma piscina cheia de água, enche com um gás leve um balão feito com uma borracha de peso desprezível. Enquanto o estudante enche o balão, dois colegas seguram firmemente esse balão no fundo da piscina. Quando completamente cheio e vedado, o balão tem uma massa de gás de 500 g no seu interior e ocupa um volume de $0{,}02\text{ m}^3$. Desconsiderando a força-peso que atua sobre o balão, é possível afirmar que quando os estudantes o soltam, o balão sobe com uma aceleração, em m/s², de

(Considere a densidade da água da piscina de $1100\text{ kg/m}^3$ e a aceleração gravitacional de $10\text{ m/s}^2$)

A)
440
B)
22
C)
44
D)
2200
E)
4400

Gabarito oficial — UPF 2019.1

A
Resolução comentada

Totalmente imerso, o balão recebe o empuxo, igual ao peso da água deslocada:

$$E=\rho_{\text{água}}\,g\,V=1100\cdot10\cdot0{,}02$$

$$E=220\text{ N}$$

Como o peso é desprezado, o empuxo é a força resultante. A massa a ser acelerada é a do gás:

$$m=500\text{ g}=0{,}5\text{ kg}$$

Pela segunda lei de Newton:

$$a=\frac{E}{m}=\frac{220}{0{,}5}$$

$$a=440\text{ m/s}^2$$

O valor é irreal fisicamente, porque a borracha e a água também seriam aceleradas, mas é a consequência direta das hipóteses do enunciado.

Q51
Mecânica — Cinemática — Velocidade tangencial no MCU

Um corpo descreve um movimento circular uniforme cuja trajetória tem 5 m de raio. Considerando que o objeto descreve 2 voltas em 12 s, é possível afirmar que sua velocidade tangencial, em m/s, é de, aproximadamente

(Considere $\pi=3{,}14$ rad)

A)
3,14
B)
5,2
C)
15,7
D)
6,28
E)
31,4

Gabarito oficial — UPF 2019.1

B
Resolução comentada

O período é o tempo de uma volta:

$$T=\frac{12}{2}=6\text{ s}$$

Em uma volta, o corpo percorre o perímetro da circunferência, em tempo $T$:

$$v=\frac{2\pi R}{T}=\frac{2\cdot3{,}14\cdot5}{6}$$

$$v=\frac{31{,}4}{6}\approx5{,}2\text{ m/s}$$

A alternativa de 31,4 m/s corresponde ao perímetro de uma volta, e a de 15,7 m/s, ao de meia volta, ambos sem dividir pelo tempo.

Q52
Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton e MRU posterior

Um bloco de massa $m=3\text{ kg}$, inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito por uma força de 15 N durante 2 s (conforme desenho). Nessas condições, é possível afirmar que quando o objeto tiver percorrido 50 m, a sua velocidade, em m/s, será de

Bloco sobre uma superfície horizontal puxado por uma força F horizontal para a direita
A)
5
B)
7,5
C)
15
D)
20
E)
10

Gabarito oficial — UPF 2019.1

E
Resolução comentada

Enquanto a força atua, a aceleração do bloco é:

$$a=\frac{F}{m}=\frac{15}{3}=5\text{ m/s}^2$$

Ao fim dos 2 s, a velocidade e o deslocamento são:

$$v=a\,t=5\cdot2=10\text{ m/s}$$

$$\Delta x=\frac{a\,t^2}{2}=\frac{5\cdot4}{2}=10\text{ m}$$

Depois disso a força deixa de atuar e não há atrito, de modo que a força resultante é nula e o movimento passa a ser uniforme, com a velocidade que o bloco já tinha. Quando o objeto chega aos 50 m, portanto:

$$v=10\text{ m/s}$$

Q53
Óptica — Lentes — Imagens em lentes esféricas

Muitos instrumentos se utilizam de lentes esféricas delgadas para seu funcionamento. Tais lentes podem ser do tipo convergente ou divergente e formam imagens com características específicas. Sobre as imagens formadas por essas lentes, é correto afirmar que

A)
quando um objeto é posicionado no foco de uma lente convergente, se forma uma imagem real, maior e direita.
B)
quando um objeto é posicionado entre o foco e o centro ótico de uma lente convergente, se forma uma imagem real, maior e direita.
C)
quando um objeto é posicionado entre o foco e o centro ótico de uma lente convergente, não se forma nenhuma imagem.
D)
uma lente divergente só pode formar uma imagem virtual, menor e direita de um objeto.
E)
uma lente divergente só pode formar uma imagem real, maior e direita de um objeto.

Gabarito oficial — UPF 2019.1

D
Resolução comentada

Para a lente convergente, o comportamento muda conforme a posição do objeto:

Com o objeto no foco, os raios emergem paralelos e a imagem se forma no infinito, isto é, não há imagem nítida. Com o objeto entre o foco e a lente, a imagem é virtual, direita e maior, como numa lupa, e não real.

Para a lente divergente, os raios emergentes sempre divergem. A imagem é formada pelo prolongamento dos raios, portanto virtual, e, para qualquer posição do objeto real, fica direita e menor que o objeto.

Esse comportamento único é o que torna válido o 'só pode formar' da afirmativa sobre a lente divergente.

Q54
Eletricidade — Eletrostática — Força elétrica sobre cargas em campo

As partículas subatômicas (elétrons, prótons e nêutrons) apresentam comportamentos específicos quando se encontram em uma região do espaço onde há um campo elétrico ($\vec E$) ou magnético ($\vec B$). Sobre esse assunto, é correto afirmar:

A)
Um elétron em movimento numa região do espaço onde há um $\vec B$ uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de $\vec B$, mas com sentido oposto.
B)
Um próton em movimento numa região do espaço onde há um $\vec B$ uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de $\vec B$, mas com sentido oposto.
C)
Um elétron em movimento numa região do espaço onde há um $\vec E$ uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de $\vec E$, mas com sentido oposto.
D)
Um próton em movimento numa região do espaço onde há um $\vec E$ uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de $\vec E$, mas com sentido oposto.
E)
Um nêutron em movimento numa região do espaço onde há um $\vec E$ uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de $\vec E$, mas com sentido oposto.

Gabarito oficial — UPF 2019.1

C
Resolução comentada

Num campo elétrico uniforme, a força sobre uma partícula de carga $q$ é:

$$\vec F=q\,\vec E$$

Ela tem sempre a direção do campo: o mesmo sentido, se $q>0$ (próton), e o sentido oposto, se $q<0$ (elétron). O nêutron, com $q=0$, não sofre força elétrica.

Num campo magnético uniforme, a força sobre uma carga em movimento é:

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

Ela é perpendicular tanto à velocidade quanto a $\vec B$, e nunca tem a direção de $\vec B$. Por isso as duas primeiras afirmativas são falsas, qualquer que seja o sinal da carga.

Q55
Física Moderna — Relatividade — Postulados da relatividade restrita

A teoria da relatividade restrita (TRR), também conhecida como teoria de relatividade especial, foi proposta por Albert Einstein em 1905. Sobre essa teoria, é correto afirmar:

A)
A TRR afirma que as leis da Física são idênticas em relação a qualquer sistema referencial inercial.
B)
A TRR afirma que a velocidade da luz no vácuo é a mesma, independentemente do tipo de sistema de referência em que ela é medida.
C)
A TRR é válida em todos tipos de sistemas de referência.
D)
Para a TRR, não é possível a contração do espaço.
E)
Na TRR, não é possível a dilatação do tempo.

Gabarito oficial — UPF 2019.1

A
Resolução comentada

A relatividade restrita se apoia em dois postulados: as leis da Física têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais, e a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor em todos eles.

Os dois valem só para referenciais inerciais, e não para qualquer sistema de referência. É isso que torna incorretas as afirmativas que falam em 'qualquer tipo de sistema' ou em 'todos tipos de sistemas'; a teoria geral é que trata de referenciais acelerados.

Como consequência dos postulados, a teoria prevê a dilatação do tempo e a contração do comprimento na direção do movimento, o que elimina as duas últimas afirmativas.

Q56
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton e conceitos de energia

Sobre as leis da Mecânica, é correto afirmar:

A)
Quando uma força horizontal de valor variável e diferente de zero atua sobre um corpo que desliza sobre uma superfície horizontal sem atrito, sua aceleração permanece constante.
B)
A força resultante é nula sobre um corpo que se movimenta, em linha reta, com velocidade constante.
C)
Todo corpo em queda livre, próximo da superfície terrestre, aumenta sua energia potencial.
D)
Quando um corpo de massa $m$ exerce uma força $F$ sobre um corpo de massa $2m$, o segundo corpo exerce sobre o primeiro uma força igual a $2F$, uma vez que sua massa é maior.
E)
Quando um corpo gira com velocidade angular constante, a força que atua sobre ele é nula.

Gabarito oficial — UPF 2019.1

B
Resolução comentada

Pela segunda lei de Newton, a aceleração acompanha a força resultante:

$$a=\frac{F_R}{m}$$

Se a força varia, a aceleração também varia. Em queda livre, a altura diminui, e com ela a energia potencial gravitacional, que se transforma em cinética.

Pela terceira lei, ação e reação têm sempre o mesmo módulo, qualquer que seja a massa dos corpos. E num movimento circular existe sempre força resultante centrípeta, de módulo $m\,\omega^2R$, mesmo com $\omega$ constante.

Já num movimento retilíneo com velocidade constante não há aceleração, logo a primeira lei garante que a força resultante é nula.

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