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UDESC 2006.1

Vestibular · Física

Física — 15 questões oficiais com gabarito e resolução comentada.

Q01
Dinâmica — Movimento circular vertical

Em uma apresentação os aviões da esquadrilha da fumaça efetuam um “looping” completo (círculo realizado na vertical). Sendo o raio da trajetória 250 m, qual a velocidade mínima de cada avião, para que o “looping” seja efetuado com sucesso?

A)500 km/h
B)50 km/h
C)180 km/h
D)360 km/h
E)250 km/h

Gabarito — UDESC 2006.1

C
Resolução

No ponto mais alto do looping, a velocidade mínima ocorre quando a força normal tende a zero:

$$mg=\frac{mv^2}{R}.$$

Logo:

$$v=\sqrt{gR}=\sqrt{10\cdot250}=50\ \text{m/s}.$$

Convertendo para km/h:

$$v=50\cdot3{,}6=180\ \text{km/h}.$$

Alternativa correta: C

Q02
Dinâmica — Leis de Newton

Com relação às Leis de Newton, é CORRETO afirmar:

A)As Leis de Newton são válidas apenas em referenciais denominados referenciais acelerados.
B)A velocidade adquirida por um corpo é diretamente proporcional à força que nele é aplicada. Esse é o conteúdo da 2ª Lei de Newton.
C)A 1ª Lei de Newton, também conhecida como Lei da Inércia, só pode ser aplicada em relação aos corpos que se encontram parados em relação a um sistema de referência inercial, porque inércia e repouso são sinônimos em mecânica.
D)Toda força de reação é igual em módulo e direção e oposta em sentido ao que se denomina ação, desde que ambas as forças estejam sempre aplicadas no mesmo corpo. Esse é o conteúdo da Lei da Ação e Reação.
E)Dois corpos que possuem as mesmas massas inerciais, animados de movimentos retilíneos, estarão sujeitos a acelerações iguais, em módulo, quando a resultante das forças que sobre eles atuarem possuírem a mesma intensidade.

Gabarito — UDESC 2006.1

E
Resolução

Pela Segunda Lei de Newton:

$$\vec F_R=m\vec a.$$

Assim, dois corpos de mesma massa submetidos a forças resultantes de mesma intensidade apresentam acelerações de mesmo módulo.

Alternativa correta: E

Q03
Energia mecânica — Mola

Um bloco de 2,0 kg é abandonado a partir do repouso em A, cuja altura em relação à horizontal é $h=5{,}0\ \text{m}$. O bloco desliza ao longo da superfície, passando por B e, finalmente, colide com uma mola de constante elástica $k=8000\ \text{N/m}$, conforme mostra a figura abaixo.

Figura da questão 03img/2006-1/udesc-2006-1-q03_fig1.webp

Considere as afirmações abaixo, desprezando as forças de atrito.

I – A compressão máxima que a mola sofre é de 50 cm.

II – A velocidade do bloco imediatamente antes da colisão com a mola é diretamente proporcional à altura de onde é solto.

III – Se o bloco for abandonado a partir do repouso em B, em que a altura é metade da altura de A, a compressão da mola será também reduzida pela metade.

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
C)Somente a afirmativa II é verdadeira.
D)Nenhuma afirmativa é verdadeira.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2006.1

D
Resolução

A energia inicial é:

$$E=mgh=2\cdot10\cdot5=100\ \text{J}.$$

Na compressão máxima:

$$100=\frac12(8000)x^2,$$

o que fornece $x\approx0{,}158\ \text{m}$, portanto I é falsa.

Como $v=\sqrt{2gh}$, a velocidade não é diretamente proporcional a $h$: II é falsa.

Como $x\propto\sqrt h$, reduzir a altura pela metade não reduz a compressão pela metade: III é falsa.

Alternativa correta: D

Q04
Termologia — Transferência de calor

Considere as seguintes afirmativas abaixo.

I – Calor é a energia contida em um corpo.

II – No inverno, usamos agasalhos para dificultar a transferência de calor do corpo para o ambiente.

III – As correntes de convecção só ocorrem nos líquidos e nos gases.

IV – Os corpos escuros absorvem menos radiação do sol do que os corpos claros.

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
E)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2006.1

A
Resolução

I ✗ Calor é energia em trânsito devido a diferença de temperatura.

II ✓ O agasalho reduz a transferência de energia térmica do corpo para o ambiente.

III ✓ Convecção ocorre em fluidos, isto é, líquidos e gases.

IV ✗ Corpos escuros são, em geral, melhores absorvedores de radiação.

Alternativa correta: A

Q05
Calorimetria — Gelo e água

Um bloco de gelo de massa 3,0 kg encontra-se a uma temperatura de -10 °C. Ele é colocado em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, contendo 5,0 kg de água, cuja temperatura é de 35 °C. Sabendo que $c_{água}=1{,}0\ \text{cal/g °C}$, $c_{gelo}=0{,}50\ \text{cal/g °C}$, $L_f=80\ \text{cal/g}$, pode-se afirmar que:

A)a temperatura final do sistema será -1,2 °C.
B)somente metade da massa do gelo se derreterá.
C)somente se derreterá 0,40 kg de gelo.
D)sobrará 1,0 kg de gelo sem derreter.
E)todo gelo se derreterá.

Gabarito — UDESC 2006.1

D
Resolução

A água pode ceder, ao resfriar de 35 °C a 0 °C:

$$Q_a=5000\cdot1\cdot35=175000\ \text{cal}.$$

Para aquecer o gelo de -10 °C a 0 °C:

$$Q_1=3000\cdot0{,}5\cdot10=15000\ \text{cal}.$$

Restam para a fusão:

$$Q_f=175000-15000=160000\ \text{cal}.$$

Assim:

$$m=\frac{160000}{80}=2000\ \text{g}=2{,}0\ \text{kg}.$$

Sobra, portanto, 1,0 kg de gelo sem derreter.

Alternativa correta: D

Q06
Ondulatória — Efeito Doppler

O som emitido pela buzina de um carro soa diferente aos nossos ouvidos quando ocorre afastamento e quando ocorre aproximação entre o carro e nós. Para o motorista do carro, essas diferenças não acontecem. Se $f$ é a freqüência do som ouvido pelo motorista; $f_1$ a freqüência ouvida por nós na aproximação, e $f_2$ a freqüência ouvida por nós no afastamento, então:

A)$f_1
B)$f_1>f>f_2$
C)$f_1f_2$
D)$f>f_1=f_2$
E)$f=f_1>f_2$

Gabarito — UDESC 2006.1

B
Resolução

No efeito Doppler, para observador parado e fonte móvel:

• aproximação → frequência observada maior;

• afastamento → frequência observada menor.

Logo:

$$f_1>f>f_2.$$

Alternativa correta: B

Q07
Física moderna — Quarks

Prótons e nêutrons são constituídos, cada um, por três partículas elementares denominadas quarks. Quarks up $(u)$ possuem carga elétrica $+\frac23e$. Quarks down $(d)$ têm carga elétrica $-\frac13e$, em que $e$ é a carga elétrica elementar.

Assinale a alternativa que indica, respectivamente, de forma CORRETA, quantos quarks up e down formam um próton e quantos formam um nêutron.

A)3d; 3d
B)3d; 1u e 2d
C)2u e 1d; 1u e 2d
D)1u e 2d; 2u e 1d
E)1u e 2d; 1u e 2d

Gabarito — UDESC 2006.1

C
Resolução

Próton:

$$2\left(+\frac23e\right)-\frac13e=+e,$$

logo sua composição é $uud$.

Nêutron:

$$+\frac23e-2\left(\frac13e\right)=0,$$

logo sua composição é $udd$.

Alternativa correta: C

Q08
Termodinâmica — Trabalho em diagrama p × V

O gráfico abaixo $(p\times V)$ representa as transformações de um sistema termodinâmico. Considere o trabalho realizado nos trechos AB, BC e CD e assinale a alternativa CORRETA.

Gráfico p × V — questão 08img/2006-1/udesc-2006-1-q08_fig1.webp
A)No trecho CD o sistema realiza trabalho sobre o ambiente: $\tau_{CD}=2{,}0\times10^6\ \text{J}$.
B)No trecho AB o ambiente realiza trabalho sobre o sistema: $\tau_{AB}=8{,}0\times10^6\ \text{J}$.
C)No trecho AB o sistema realiza trabalho sobre o ambiente: $\tau_{AB}=6{,}0\times10^6\ \text{J}$.
D)No trecho BC o ambiente realiza trabalho sobre o sistema: $\tau_{BC}=2{,}0\times10^6\ \text{J}$.
E)No trecho AB o sistema realiza trabalho sobre o ambiente: $\tau_{AB}=8{,}0\times10^6\ \text{J}$.

Gabarito — UDESC 2006.1

E
Resolução

No trecho AB, a pressão é constante em $8{,}0\times10^6\ \text{Pa}$ e o volume varia de 1,0 m³ para 2,0 m³.

Logo:

$$W_{AB}=p\Delta V=8{,}0\times10^6(2-1)=8{,}0\times10^6\ \text{J}.$$

Como há expansão, o sistema realiza trabalho sobre o ambiente.

Alternativa correta: E

Q09
Magnetismo — Campo de fio retilíneo

Um fio retilíneo de 2,0 m de comprimento transporta uma corrente $i$ de 3,0 A, no sentido mostrado na figura ao lado.

Figura da questão 09img/2006-1/udesc-2006-1-q09_fig1.webp

Assinale a alternativa que indica respectivamente, de forma CORRETA, o sentido do campo magnético no ponto $P_1$, a intensidade do campo magnético no ponto $P_2$, o sentido do campo magnético no ponto $P_3$ e a intensidade do campo magnético no ponto $P_4$.

A)“saindo” da página; $6{,}0\times10^{-8}$ T; “entrando” na página; $3{,}0\times10^{-8}$ T.
B)“saindo” da página; $6{,}0\times10^{-6}$ T; “entrando” na página; $3{,}0\times10^{-6}$ T.
C)“entrando” na página; $3{,}0\times10^{-6}$ T; “saindo” da página; $6{,}0\times10^{-6}$ T.
D)“saindo” da página; $6{,}0\times10^{-8}$ T; “saindo” da página; $3{,}0\times10^{-8}$ T.
E)“entrando” na página; $6{,}0\times10^{-6}$ T; “entrando” na página; $3{,}0\times10^{-6}$ T.

Gabarito — UDESC 2006.1

B
Resolução

Para fio retilíneo longo:

$$B=\frac{\mu_0i}{2\pi r}.$$

Em $P_2$, com $r=0{,}10\ \text{m}$:

$$B_2=6{,}0\times10^{-6}\ \text{T}.$$

Em $P_4$, com $r=0{,}20\ \text{m}$:

$$B_4=3{,}0\times10^{-6}\ \text{T}.$$

Pela regra da mão direita, para corrente para cima, o campo sai da página à esquerda e entra na página à direita.

Alternativa correta: B

Q10
Termodinâmica — Transformações gasosas

Analise as afirmações acerca de transformações termodinâmicas sofridas por um gás ideal.

I – Uma transformação adiabática é aquela em que o gás troca calor com a vizinhança.

II – Em uma expansão isotérmica o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor que ele absorve.

III – Em uma transformação isobárica o volume varia.

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
C)Somente a afirmativa I é verdadeira.
D)Somente a afirmativa II é verdadeira.
E)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2006.1

A
Resolução

I ✗ Em uma transformação adiabática, $Q=0$.

II ✓ Em uma transformação isotérmica de gás ideal, $\Delta U=0$, portanto $Q=W$.

III ✓ Em uma transformação isobárica, a pressão permanece constante e o volume pode variar.

Alternativa correta: A

Q11
Eletrodinâmica — Condutores ôhmicos

O gráfico abaixo mostra os resultados de um experimento segundo o qual foram realizadas medidas de corrente elétrica, em função da diferença de potencial aplicada entre as extremidades de quatro condutores. Esses condutores foram produzidos a partir de quatro ligas metálicas diferentes, rotulados pela legenda como: liga 1, liga 2, liga 3 e liga 4. Todos os condutores são de tipo cilíndrico, com o mesmo comprimento e diâmetro.

Gráfico das ligas 1–4 — questão 11img/2006-1/udesc-2006-1-q11_fig1.webp

Analise as afirmativas abaixo, a respeito dessas quatro ligas metálicas condutoras.

I – Para um valor superior a 0,50 V, a corrente da liga 4 é sempre maior que a da liga 1, assim como a corrente da liga 3 é sempre menor que a corrente da liga 1.

II – As ligas 1 e 2 são ôhmicas para todo o intervalo de corrente mostrado no gráfico.

III – As ligas 2, 3 e 4 não são ôhmicas.

Assinale a alternativa CORRETA.

A)Somente a afirmativa III é verdadeira.
B)Nenhuma afirmativa é verdadeira.
C)Todas as afirmativas são verdadeiras.
D)Somente a afirmativa II é verdadeira.
E)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2006.1

D
Resolução

Pelo gráfico, as ligas 1 e 2 apresentam relação aproximadamente linear entre corrente e tensão, caracterizando comportamento ôhmico.

As ligas 3 e 4 apresentam comportamento não linear.

Assim, II é verdadeira, enquanto III é falsa por incluir a liga 2 entre as não ôhmicas; I também não se mantém em todo o intervalo indicado.

Alternativa correta: D

Q12
Física moderna — Efeito fotoelétrico

Em 2005 comemora-se o Ano Mundial da Física, em comemoração ao centenário da publicação dos trabalhos de Einstein, que revolucionaram a Física. Em 1921, Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física, por seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico.

Considere uma placa de metal P isolada e neutra. Ao seu lado, uma esfera metálica E, isolada e neutra, é suspensa por um fio isolante, conforme está ilustrado na figura (1). A placa é iluminada por um feixe de luz. As figuras (2) a (6) ilustram os momentos dos fenômenos que podem ou não ocorrer.

Figuras (1) a (6) — questão 12img/2006-1/udesc-2006-1-q12_fig1.webp

A seqüência CORRETA de ocorrência dos fenômenos, devido ao efeito fotoelétrico, é a seguinte:

A)3, 4 e 6.
B)2, 4 e 5.
C)2, 5 e 4.
D)3, 4 e 5.
E)3, 5 e 4.

Gabarito — UDESC 2006.1

D
Resolução

A radiação ultravioleta pode provocar emissão fotoelétrica na placa.

A sequência física mostrada no caderno é:

1. incidência de ultravioleta — figura 3;

2. atração da esfera neutra por polarização — figura 4;

3. após contato, a esfera adquire carga de mesmo sinal e é repelida — figura 5.

Logo, a sequência é $3\rightarrow4\rightarrow5$.

Alternativa correta: D

Q13
Ondulatória — Reflexão e interferência de pulsos

Dois pulsos, A e B, são produzidos em uma corda esticada que tem uma das extremidades fixada em uma parede, conforme mostra a figura abaixo.

Figura dos pulsos A e B — questão 13img/2006-1/udesc-2006-1-q13_fig1.webp

Depois de o pulso A ter sofrido reflexão no ponto da corda fixo na parede, ocorrerá interferência entre os dois pulsos. É CORRETO afirmar que a interferência entre esses dois pulsos é:

A)destrutiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no sentido do pulso de maior energia.
B)destrutiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas amplitudes originais.
C)construtiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no sentido do pulso de maior energia.
D)construtiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas amplitudes originais.
E)destrutiva e, em seguida, os pulsos deixarão de existir, devido à absorção de energia durante a interação.

Gabarito — UDESC 2006.1

B
Resolução

Na extremidade fixa, o pulso A sofre reflexão com inversão de fase.

Ao encontrar o pulso B, ocorre interferência destrutiva.

Depois da superposição, pelo princípio da independência dos pulsos, cada pulso continua seu movimento mantendo sua forma e amplitude originais.

Alternativa correta: B

Q14
Óptica — Índice de refração e velocidade da luz

A figura abaixo representa um raio de luz monocromática no ar, que atravessa uma lâmina composta de três meios ópticos isotrópicos. O índice de refração do diamante é maior do que os índices de refração do vidro e da safira. O índice de refração do vidro é menor do que o da safira.

Lâmina e alternativas gráficas A–E — questão 14img/2006-1/udesc-2006-1-q14_fig1.webp

O gráfico que representa melhor a velocidade $v$ de propagação desse raio de luz, em função da posição $x$, é:

A)Gráfico A
B)Gráfico B
C)Gráfico C
D)Gráfico D
E)Gráfico E

Gabarito — UDESC 2006.1

C
Resolução

A velocidade da luz em um meio é:

$$v=\frac{c}{n}.$$

Como:

$$n_{diamante}>n_{safira}>n_{vidro}>n_{ar},$$

temos:

$$v_{diamante}

Portanto, ao longo do trajeto ar → diamante → vidro → safira → ar, a velocidade é máxima no ar, mínima no diamante, aumenta no vidro, diminui um pouco na safira e volta ao máximo no ar.

Na figura, isso corresponde ao gráfico C.

Alternativa correta: C

Q15
Energia mecânica — Salto vertical

O recorde mundial de salto em altura foi conseguido pelo atleta cubano Javier Sotomayor, em 27 de julho de 1993, em Salamanca/Espanha, com a marca de 2,45 m. (Fonte: International Olympic Comitee). Calcule a velocidade que o atleta tinha ao deixar o solo, ao iniciar o salto que o consagrou.

A)10,00 m/s
B)7,00 m/s
C)6,49 m/s
D)4,95 m/s
E)2,45 m/s

Gabarito — UDESC 2006.1

B
Resolução

Considerando a conversão da energia cinética inicial em energia potencial gravitacional:

$$\frac12mv^2=mgh.$$

Logo:

$$v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot2{,}45}=\sqrt{49}=7{,}00\ \text{m/s}.$$

Alternativa correta: B

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