Prova ACAFE 2017.2 Outros Cursos — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Hidrodinâmica — Vazão

“Técnicos trabalham para conter vazamento de petróleo em Itapoá, Norte de SC. Suspeita é de que os ladrões perfuraram o duto para roubar o petróleo, o que causou o vazamento de grandes proporções.”

Seja um duto de petróleo com a seção interna de diâmetro $1\ \text{m}$, pelo qual o petróleo passa à velocidade de módulo $1\ \text{m/s}$. O volume, em $\text{m}^3$, de petróleo derramado em $1\ \text{h}$ é: (Considere que o vazamento é total, sendo despejado todo o volume.)

A)$900\pi$

B)$720\pi$

C)$360\pi$

D)$180\pi$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. A vazão volumétrica é a área de seção transversal multiplicada pela velocidade média do escoamento.

$$A=\pi r^2=\pi(0{,}5)^2=\frac{\pi}{4}\ \text{m}^2$$

$$Q_V=Av=\frac{\pi}{4}\cdot1=\frac{\pi}{4}\ \text{m}^3/\text{s}$$

Para $1\ \text{h}=3600\ \text{s}$:

$$V=Q_V\Delta t=\frac{\pi}{4}\cdot3600=900\pi\ \text{m}^3$$

Cuidado, armadilha! O valor de $1\ \text{m}$ é o diâmetro, não o raio.

Resposta registrada na fonte: A

Q30

Mecânica — Cinemática — Rapidez média

Um barco a vela percorre, em velocidade de módulo constante, $2{,}0\ \text{km}$ em $50\ \text{s}$. Sabendo que a velocidade do barco representa $80\%$ da velocidade média do vento, o valor para a velocidade média do vento, em $\text{m/s}$, é:

A)50

B)40

C)30

D)10

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Primeiro calcular a rapidez média do barco, depois usar a proporcionalidade informada.

$$v_b=\frac{2000}{50}=40\ \text{m/s}$$

$$v_b=0{,}80v_{\text{vento}}$$

$$v_{\text{vento}}=\frac{40}{0{,}80}=50\ \text{m/s}$$

Cuidado, armadilha! Não confundir 80% da velocidade do vento com 80% da velocidade do barco.

Resposta registrada na fonte: A

Q31

Energia — Sustentabilidade — Telhado eficiente

Hoje, a busca por eficiência energética vem mostrando avanços nas chamadas “casas eficientes”. O professor Wen Tong Chong, da Universidade da Malásia, idealizou um telhado em forma de V, que fica sobre o telhado convencional.

Figura da prova original — Casa com telhado em V e tecnologias sustentáveis

Sobre o telhado e a casa foram dadas algumas características: o telhado em V direciona o vento para turbinas, gerando eletricidade (energia eólica); aumenta o fluxo de ar dentro da casa; possui coletor de água da chuva ligado a sistema de resfriamento; células solares são embutidas no telhado tradicional; e claraboias transparentes facilitam a entrada de iluminação durante o dia.

Com base no exposto, marque com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas.

As turbinas de energia eólica convertem energia mecânica em energia elétrica por meio do princípio da indução eletromagnética.
A água é utilizada no sistema de refrigeração porque tem um baixo calor específico.
Quando os raios de luz incidem sobre a claraboia, uma parcela é refletida, outra é absorvida e outra é refratada.
As células solares transformam energia mecânica em energia elétrica.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)F - V - F - F

B)F - F - V - V

C)V - F - V - F

D)V - F - F - F

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Relacionar cada tecnologia ao seu princípio de funcionamento.

I — V. Geradores eólicos aproveitam energia cinética do vento, produzem movimento rotacional e usam indução eletromagnética.

II — F. A água tem calor específico relativamente alto, importante para sua aplicação térmica.

III — V. Na incidência em material transparente podem coexistir reflexão, transmissão (refração) e absorção.

IV — F. Células fotovoltaicas convertem energia luminosa em elétrica, não energia mecânica.

Checagem: V - F - V - F.

Cuidado, armadilha! Confundir a turbina eólica (gerador eletromagnético) com painel solar (efeito fotovoltaico).

Resposta registrada na fonte: C

Q32

Termologia — Calorimetria — Curva de aquecimento

Um pescador resolveu fazer uma única chumbada de pesca com cinco pedaços de chumbo que possuem as seguintes massas: $40\ \text{g}$, $30\ \text{g}$, $70\ \text{g}$, $60\ \text{g}$ e $100\ \text{g}$.

Figura da prova original — Curva de aquecimento com patamar de fusão do chumbo

A curva de aquecimento de uma barra arbitrária de chumbo está representada na figura.

Sabendo que o calor específico do chumbo sólido é $0{,}030\ \text{cal/(g °C)}$, o do chumbo líquido é $0{,}040\ \text{cal/(g °C)}$, o calor latente de fusão é $6{,}0\ \text{cal/g}$ e o fluxo de calor que a chama entrega ao chumbo é $30\ \text{cal/s}$, o tempo, em minutos, para que os pedaços, inicialmente a $27\ {}^\circ\text{C}$, estejam a $357\ {}^\circ\text{C}$ é:

A)3,0

B)4,5

C)2,7

D)6,0

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Somar a energia térmica de três etapas: aquecer o sólido, fundir e aquecer o líquido.

$$m=40+30+70+60+100=300\ \text{g}$$

$$Q_1=mc_s\Delta T=300(0{,}030)(327-27)=2700\ \text{cal}$$

$$Q_2=mL_f=300(6{,}0)=1800\ \text{cal}$$

$$Q_3=mc_l\Delta T=300(0{,}040)(357-327)=360\ \text{cal}$$

$$Q_{\text{total}}=2700+1800+360=4860\ \text{cal}$$

$$\Delta t=\frac{Q_{\text{total}}}{30}=162\ \text{s}=2{,}7\ \text{min}$$

Checagem: as três contribuições são positivas, e a maior parcela é o aquecimento antes da fusão.

Cuidado, armadilha! Incluir calor latente no trecho de temperatura constante.

Resposta registrada na fonte: C

Q33

Eletricidade — Segurança — Chave de teste

Muitos instrumentos elétricos são utilizados por quem trabalha com eletricidade; podemos considerar a chave de teste um dos mais simples. Trata-se de uma chave de fenda que possui um circuito interno contendo uma lâmpada em série com um resistor. A lâmpada acende quando um dos terminais da chave toca um condutor energizado e o outro está em contato com o corpo da pessoa que a manuseia.

Figura da prova original — Contato da mão com chave de teste ligada a tomada

Assinale a alternativa correta que completa as lacunas: Quando a pessoa coloca o dedo em uma extremidade (figura), _______ o circuito. O resistor possui uma ______ resistência elétrica e está ligado em ______ com a lâmpada; assim, a corrente elétrica não tem intensidade suficiente para produzir dor.

A)abre - alta - paralelo.

B)fecha - alta - série.

C)fecha - baixa - paralelo.

D)abre - baixa - série.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Examinar o caminho da corrente e a função do resistor de proteção.

Ao tocar a extremidade da chave, a pessoa fecha o circuito. A resistência elevada limita a corrente:

$$i=\frac{U}{R_{\text{total}}}$$

O resistor está em série com a lâmpada, logo ambos são atravessados pela mesma corrente.

Cuidado, armadilha! O fato de a corrente ser muito pequena em certas chaves de teste não torna seguro tocar condutores energizados; seguir os procedimentos de segurança elétrica e instrumentos apropriados.

Resposta registrada na fonte: B

Q34

Eletricidade — Circuitos — Lâmpadas em série e paralelo

Num circuito elétrico são ligadas quatro lâmpadas iguais conectadas a uma tomada conforme a figura.

Figura da prova original — Circuito com quatro lâmpadas e associação mista

Se denotarmos por I a intensidade luminosa de cada lâmpada, a proporção entre as luminosidades das lâmpadas é:

A)$I_1=I_2$ e $I_3=2I_4$

B)$I_1=I_2>I_3=I_4$

C)$I_1=I_2=I_4>I_3$

D)$I_1=I_2>I_3>I_4$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Comparar a potência elétrica de lâmpadas idênticas em diferentes associações.

As lâmpadas $L_1$ e $L_2$ estão em paralelo sob tensão $U$, enquanto $L_3$ e $L_4$ estão em série, cada uma recebendo $U/2$.

$$P_{1}=P_{2}=\frac{U^2}{R}$$

$$P_{3}=P_{4}=\frac{(U/2)^2}{R}=\frac14\ P_1$$

A luminosidade é tomada aproximadamente proporcional à potência dissipada nas lâmpadas idênticas.

$$I_1=I_2>I_3=I_4$$

Cuidado, armadilha! Em série, a tensão da rede divide-se entre lâmpadas iguais; em paralelo, a tensão é a mesma.

Resposta registrada na fonte: B

Q35

Óptica — Refração — Dispersão na lâmina

Um aparelho emite um feixe colimado, estreito, de luz verde, composto pela mistura de luz amarela com azul.

Tal afirmativa se comprova, pois, ao incidir o feixe numa lâmina de vidro de faces paralelas uma das cores sofreria um deslocamento _______ maior que a outra, numa incidência ________.

Assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase.

A)oblíqua - oblíqua

B)paralelo - paralela

C)oblíqua - paralela

D)paralelo - oblíqua

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2017.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

⚠ Ressalva editorial: questão fora da correção e do desempenho automático.

Estratégia física. Distinguir o desvio interno da direção final do feixe emergente.

Em uma lâmina de faces paralelas, raios incidentes obliquamente sofrem refração na entrada e na saída. O raio emergente é paralelo ao incidente, mas pode apresentar deslocamento lateral dependente do índice de refração.

$$n_1\sen i=n_2\sen r$$

Como o índice do vidro depende da cor, feixes espectrais distintos têm deslocamentos diferentes quando há incidência oblíqua.

Ressalva importante. A premissa de obter “luz verde” simplesmente pela mistura aditiva de luz amarela e azul não é rigorosa: a soma de luzes segue adição espectral, e a cor percebida depende do espectro resultante. O raciocínio sobre lâmina é válido independentemente dessa premissa.

Cuidado, armadilha! Raio emergente paralelo não significa ausência de deslocamento lateral.

Resposta registrada na fonte: D