Provas Anteriores | UDESC 2005.2 | Prof. Ricardo Bastos

Q01

Mecânica — Grandezas e Medidas — Massa e força

Fonte: documento Word local recuperado e renderizado para consulta; respostas confrontadas com o gabarito oficial histórico de 2005.2.

A afirmativa seguinte é feita por uma pessoa que nunca estudou física: “Para suspender este corpo, tive que exercer nele uma força de 15 kg”. Com base no enunciado, podemos afirmar:

kg é unidade de massa.
nesse caso, a pessoa pesa 15 N.
peso é uma força e pode ser expresso em kgf ou N.
nesse caso, a pessoa pesa 150 kgf.

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

C)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.

D)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.

E)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

I e III são verdadeiras: kg é unidade de massa; peso é força e pode ser expresso em newtons ou quilogramas-força, embora somente o newton seja unidade do SI.

II e IV são falsas: a fala não determina o peso da pessoa. Além disso, 15 kg não é uma medida de força.

Alternativa correta: A.

Q02

Mecânica — Trabalho e Energia — Energia no salto elástico

A corda elástica de um “bungee-jumping” equivale a uma mola de constante elástica 200 N/m. Um jovem de massa 60 kg, em determinado momento de sua queda, está a 15,0 m de altura em relação ao solo, com velocidade de 3,0 m/s, e a corda está alongada em 2,0 m. Qual é a energia mecânica nesse instante, em relação ao solo? (g = 10 m/s2)

A)9.470 J

B)9.670 J

C)9.490 J

D)9.940 J

E)10.070 J

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$E_c=\frac12mv^2$$

$$E_c=270\ \text{J}$$

$$E_g=mgh$$

$$E_g=9000\ \text{J}$$

$$E_e=\frac12kx^2$$

$$E_e=400\ \text{J}$$

$$E_m=E_c+E_g+E_e$$

$$E_m=9670\ \text{J}$$

Alternativa correta: B.

Q03

Mecânica — Dinâmica — Atrito em dois blocos

Dois blocos maciços, em contato entre si, movem-se com velocidade constante sobre uma superfície levemente áspera, empurrados por uma força horizontal constante F. A massa do bloco A é maior do que a massa do bloco B, e ambos são feitos do mesmo material. Sendo fA a força de atrito que atua sobre o bloco A, e fB a força de atrito que atua sobre o bloco B, assinale a alternativa CORRETA.

Atrito em dois blocos: figura original da questão 3, UDESC 2005.2 — Questão 03 — figura original

A)$f_A=f_B$

B)$f_A

C)$f_A>f_B$

D)$F>f_A+f_B$

E)$F

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

No modelo de atrito seco, sem forças verticais adicionais:

$$f_A=\mu m_Ag$$

$$f_B=\mu m_Bg$$

Como $m_A>m_B$, resulta $f_A>f_B$. Para o conjunto, velocidade constante implica:

$$F=f_A+f_B$$

Alternativa correta: C.

Q04

Termologia — Termodinâmica — Motor térmico

Um motor de avião consome 10.000 J de calor e realiza 3000 J de trabalho mecânico por ciclo. O calor provém da queima do combustível, que tem calor de combustão dado por 6,0x104 J/g. Assinale a alternativa CORRETA que fornece, respectivamente, a eficiência térmica do motor, a quantidade de calor rejeitada em cada ciclo, a quantidade de combustível queimada em cada ciclo e a potência fornecida em Watts, se o motor realiza 40 ciclos por segundo.

A)40%; −10000 J; 0,20 g; 180 W

B)25%; 7000 J; 0,20 g; 120 kW

C)30%; −7000 J; 0,17 g; 120 W

D)80%; −7000 J; 0,15 g; 130 W

E)30%; −7000 J; 0,17 g; 120 kW

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$\eta=\frac{W}{Q_q}$$

$$\eta=0{,}30$$

$$Q_f=W-Q_q$$

$$Q_f=-7000\ \text{J}$$

$$m=\frac{10000}{6{,}0\times10^4}$$

$$m\approx0{,}17\ \text{g}$$

$$P=3000\cdot40$$

$$P=120\ \text{kW}$$

A quantidade de calor que sai tem módulo 7000 J; o sinal apresentado pela opção refere-se ao sistema motor.

Alternativa correta: E.

Q05

Termologia — Termodinâmica — Processos no diagrama PV

Um gás ideal monoatômico sofre as transformações AB e BC; o processo BC é isotérmico. As transformações são representadas no gráfico P x V abaixo. Analisando o gráfico, assinale a alternativa CORRETA.

Processos no diagrama PV: figura original da questão 5, UDESC 2005.2 — Questão 05 — figura original

A)BC — a energia interna do gás diminui.

B)BC — a energia interna do gás aumenta.

C)AB — o gás perde calor para o meio externo.

D)AB — o gás recebe calor do meio externo.

E)AC — o gás sofre transformação isotérmica.

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Anulada

Resolução

Questão anulada oficialmente. Para um gás ideal em transformação isotérmica:

$$p_BV_B=p_CV_C$$

Contudo, as coordenadas impressas fornecem:

$$p_BV_B=4pV$$

$$p_CV_C=3pV$$

Portanto, o desenho e a informação de isotermia não são consistentes. Em AB, pressão e volume aumentam: a temperatura e a energia interna aumentam, e o trabalho de expansão é positivo; logo há recebimento de calor. Esta é uma análise didática, sem atribuir à banca um motivo de anulação que o gabarito não informa.

Q06

Termologia — Calorimetria — Gelo no chimarrão

Um lageano aquece 1 litro de água para o chimarrão, diretamente no interior de sua garrafa térmica. Porém, ele se distrai, e a água “ferve”, atingindo os 100 °C. Quantos cubos de gelo de 10 g a 0 °C o lageano deverá colocar no interior da garrafa térmica, para que a água chegue à temperatura de 80 °C ao ser atingido o equilíbrio?

A)1

B)2

C)3

D)5

E)25

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Anulada

Resolução

Questão anulada oficialmente. Adotando densidade da água 1 g/mL, calor específico 1 cal/(g·°C), calor latente de fusão 80 cal/g e perdas desprezíveis:

$$Q_{cedido}=1000\cdot1\cdot(100-80)$$

$$Q_{cedido}=20000\ \text{cal}$$

Cada cubo de 10 g, inicialmente a 0 °C, precisa fundir e aquecer até 80 °C:

$$Q_{cubo}=10\cdot80+10\cdot1\cdot80$$

$$Q_{cubo}=1600\ \text{cal}$$

$$N=\frac{20000}{1600}$$

$$N=12{,}5$$

Esse valor não aparece nas opções. Trata-se de diagnóstico didático; o gabarito histórico registra a anulação sem informar sua fundamentação.

Q07

Ondulatória — Ondas — Comprimento de onda sonora

Em um exame de audiometria, uma pessoa foi capaz de ouvir freqüência entre 30 Hz e 2 KHz. Sabendo-se que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, o comprimento de onda correspondente ao som de maior freqüência (mais agudo) que a pessoa ouviu foi:

A)17,0 cm

B)0,170 cm

C)170,0 cm

D)11,3 cm

E)0,113 cm

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$f=2000\ \text{Hz}$$

$$\lambda=\frac vf$$

$$\lambda=0{,}170\ \text{m}$$

$$\lambda=17{,}0\ \text{cm}$$

Alternativa correta: A.

Q08

Óptica — Óptica Geométrica — Imagem virtual em lente

Um objeto de 2,0 cm de altura é colocado a certa distância de uma lente convergente. Sabendo que a distância focal da lente é 20,0 cm e que a imagem se forma a 50,0 cm da lente, do mesmo lado que o objeto, pode-se afirmar que o tamanho da imagem é:

A)7,0 cm

B)0,6 cm

C)60,0 cm

D)0,07 cm

E)30,0 cm

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

Como a imagem está no lado do objeto, $p\prime=-50\ \text{cm}$:

$$\frac1f=\frac1p+\frac1{p\prime}$$

$$\frac1p=\frac1{20}+\frac1{50}$$

$$p=\frac{100}{7}\ \text{cm}$$

$$A=-\frac{p\prime}{p}$$

$$A=3{,}5$$

$$h\prime=Ah$$

$$h\prime=7{,}0\ \text{cm}$$

A imagem é virtual, direita e ampliada.

Alternativa correta: A.

Q09

Ondulatória — Acústica — Harmônico em tubo fechado

A figura representa uma onda estacionária que se forma em um tubo sonoro que tem uma extremidade aberta e a outra fechada. Sabendo-se que a velocidade do som no ar é 340 m/s, calcule a freqüência do som emitido pelo tubo e assinale a alternativa CORRETA.

Harmônico em tubo fechado: figura original da questão 9, UDESC 2005.2 — Questão 09 — figura original

A)544 Hz

B)680 Hz

C)1360 Hz

D)340 Hz

E)425 Hz

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

A figura mostra cinco quartos de comprimento de onda no tubo de 625 mm:

$$L=\frac{5\lambda}{4}$$

$$\lambda=\frac{4\cdot0{,}625}{5}$$

$$\lambda=0{,}500\ \text{m}$$

$$f=\frac{340}{0{,}500}$$

$$f=680\ \text{Hz}$$

Alternativa correta: B.

Q10

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência em resistor

Um determinado resistor é ligado entre os terminais de uma bateria de 1,5 V. A potência dissipada no resistor é 0,150 W. O mesmo resistor é então ligado entre os terminais de uma bateria de 3,0 V. A potência dissipada nesse caso é:

A)0,300 W

B)0,600 W

C)0,150 W

D)0,075 W

E)0,035 W

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$P=\frac{U^2}{R}$$

$$\frac{P_2}{P_1}=\left(\frac{3{,}0}{1{,}5}\right)^2$$

$$P_2=4\cdot0{,}150$$

$$P_2=0{,}600\ \text{W}$$

Alternativa correta: B.

Q11

Eletricidade — Eletromagnetismo — Trajetória circular de elétrons

Campos magnéticos são frequentemente usados para curvar um feixe de elétrons em experiências de física. Que campo magnético uniforme, aplicado perpendicularmente a um feixe de elétrons que se move a $1{,}6\times10^6\ \text{m/s}$, é necessário para fazer com que os elétrons percorram uma trajetória circular de raio 20,0 cm?

A)$91{,}1\times10^{-6}\ \text{T}$

B)$45{,}55\times10^6\ \text{T}$

C)$45{,}55\times10^{-6}\ \text{T}$

D)$91{,}1\times10^6\ \text{T}$

E)Zero

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$|q|vB=\frac{mv^2}{r}$$

$$B=\frac{mv}{|q|r}$$

$$B=\frac{(9{,}11\times10^{-31})(1{,}6\times10^6)}{(1{,}6\times10^{-19})(0{,}200)}$$

$$B=45{,}55\times10^{-6}\ \text{T}$$

Alternativa correta: C.

Q12

Eletricidade — Eletrostática — Carga e lei de Coulomb

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Cargas elétricas de mesmo sinal se atraem e cargas elétricas de sinais contrários se repelem.

B)Em um corpo eletricamente neutro há a mesma quantidade de elétrons e prótons, mas, como a massa do próton é maior do que a massa do elétron, a carga elétrica total do corpo é positiva.

C)Os metais não possuem elétrons livres e, por isso, são bons condutores de eletricidade.

D)O módulo da força entre dois pequenos corpos eletrizados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

E)Quando uma barra de vidro é atritada com um pano de lã, há a transferência de prótons de um para o outro.

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

Cargas de mesmo sinal repelem-se; sinais opostos atraem-se. Um corpo com igual quantidade de prótons e elétrons tem carga total nula, independentemente das massas das partículas.

Metais conduzem pela mobilidade de elétrons. Na eletrização por atrito comum há transferência de elétrons. A afirmação válida é a dependência do módulo da força com o inverso do quadrado da distância:

$$F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}$$

Alternativa correta: D.

Q13

Física Moderna — Física Quântica — Fluxo de fótons

Uma caneta laser tem potência de 1,0 mW e emite uma radiação de comprimento de onda 660 nm (10-9 m). O número de fótons emitidos por essa caneta, por segundo, é:

A)$3{,}3\times10^{15}$ fótons

B)$3{,}7\times10^{16}$ fótons

C)$3{,}7\times10^{15}$ fótons

D)$3{,}7\times10^{14}$ fótons

E)$3{,}3\times10^{-14}$ fótons

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$E_\gamma=\frac{hc}{\lambda}$$

$$E_\gamma=\frac{(6{,}63\times10^{-34})(3{,}0\times10^8)}{660\times10^{-9}}$$

$$E_\gamma\approx3{,}01\times10^{-19}\ \text{J}$$

$$\dot N=\frac{P}{E_\gamma}$$

$$\dot N\approx3{,}3\times10^{15}\ \text{fótons/s}$$

Alternativa correta: A.

Q14

Física Moderna — Física Quântica — Einstein e efeito fotoelétrico

Em 2005 está sendo comemorado o centenário da publicação dos trabalhos de Albert Einstein sobre o fóton, as dimensões moleculares, a relatividade especial, a relação massa-energia e o movimento browniano. Físico de grande importância para o desenvolvimento da Física Moderna e Contemporânea, Einstein publicou esses e outros trabalhos ao longo de sua carreira. Em 1921, Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física, premiado pelo trabalho:

A)Expressão $E=mc^2$.

B)Relatividade Especial.

C)Relatividade Geral.

D)Efeito Fotoelétrico.

E)Princípio da Incerteza.

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

O Nobel de Física de 1921 foi concedido a Einstein por suas contribuições à Física Teórica, especialmente pela descoberta da lei do efeito fotoelétrico. Sua explicação relaciona a energia de cada quantum à frequência da luz e ao trabalho de extração do elétron.

Alternativa correta: D.

Q15

Física Moderna — Física Quântica — Energia de fóton

Um laser usado para fins médicos emite luz com comprimento de onda de 625 nm (10-9m). A energia de um fóton emitido por esse laser é de:

A)3,17 J

B)$4{,}85\times10^{-19}\ \text{J}$

C)$3{,}17\times10^{-19}\ \text{J}$

D)4,85 J

E)485 J

Gabarito oficial histórico — UDESC 2005.2

Resolução

$$E=\frac{hc}{\lambda}$$

$$E=\frac{(6{,}63\times10^{-34})(3{,}0\times10^8)}{625\times10^{-9}}$$

$$E\approx3{,}18\times10^{-19}\ \text{J}$$

O valor de 3,17 × 10⁻¹⁹ J da opção resulta do arredondamento usual de h.

Alternativa correta: C.