Vestibular Vocacionado · 1ª Fase · 01 de junho de 2008
Física — 15 questões oficiais extraídas do caderno de prova.
Q01
Dinâmica — Segunda Lei de Newton
Um corpo repousa sobre uma superfície sem atrito, quando uma força constante de $1{,}0\ \text{N}$, paralela à superfície, movimenta-o com uma aceleração constante de $1{,}0\ \text{m/s}^2$. A força atua durante $1{,}0\ \text{s}$. A massa do corpo é, portanto, de:
Como $1\ \text{N}=1\ \text{kg·m/s}^2$, então $1\ \text{kg}=1\ \text{N·s}^2/\text{m}$.
Alternativa correta: B
Q02
Quantidade de movimento — Colisão bidimensional
Um veículo tipo X, cuja massa é de 1200 kg, colide com um veículo tipo Y, cuja massa é de 1300 kg. A colisão acontece em um ângulo reto, quando ambos atravessam um cruzamento, durante uma tempestade de neve. A velocidade dos veículos, ao entrarem nesse cruzamento, é de 144 km/h e 90 km/h, respectivamente. Despreze a força de atrito, e admita que os veículos se mantenham unidos um ao outro, logo após a colisão.
Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória dos veículos, depois da colisão, com base nas informações e na figura acima.
Figura da questão 02img/2008/udesc-2008-2-q02_fig1.webp
A)C
B)B
C)A
D)D
E)E
Gabarito — UDESC 2008.2
D
Resolução
As velocidades são $144\ \text{km/h}=40\ \text{m/s}$ e $90\ \text{km/h}=25\ \text{m/s}$.
Os momentos lineares, em direções perpendiculares, são $p_X=1200\cdot40=4{,}8\times10^4\ \text{kg·m/s}$ e $p_Y=1300\cdot25=3{,}25\times10^4\ \text{kg·m/s}$.
Como os veículos permanecem unidos, a direção final é a da soma vetorial dos momentos:
daí $\theta\approx34^\circ$. Na figura, essa direção corresponde à trajetória D.
Alternativa correta: D
Q03
Dinâmica — Atrito e equilíbrio
Um estivador empurra uma caixa em um piso plano com uma força horizontal $F$. Considerando que a caixa é deslocada com velocidade constante, é correto afirmar:
A)A intensidade da força de atrito entre o piso e a caixa é igual à intensidade de $F$.
B)A intensidade da força de atrito entre o piso e a caixa é menor do que a intensidade de $F$.
C)O somatório das forças que atuam sobre a caixa é diferente de zero.
D)A força $F$ e a força de atrito entre a caixa e o piso possuem mesma direção e mesmo sentido.
E)Não existe atrito entre a caixa e o piso.
Gabarito — UDESC 2008.2
A
Resolução
A caixa se desloca com velocidade constante, portanto $a=0$ e $\sum F=0$.
Assim, a força de atrito tem o mesmo módulo de $F$ e sentido oposto.
Alternativa correta: A
Q04
Dinâmica — Inércia e força resultante
Quadrinhos da questão 04img/2008/udesc-2008-2-q04_fig1.webp
Nos quadrinhos acima, o coelho de pelúcia, após o artifício utilizado pelo personagem Cebolinha, altera a direção de movimento. Sobre essa mudança, é correto afirmar:
A)A Lei Zero de Newton (Lei da Cinemática) diz que corpos de inércia pequena podem mudar suas trajetórias, evitando colisões; portanto, o coelho realiza o movimento mostrado no quadrinho.
B)O raio de curvatura no movimento do coelho é muito pequeno, permitindo a realização do movimento.
C)A força centrífuga que age sobre o coelho é maior que a força centrípeta, possibilitando a realização do movimento.
D)A força inercial contida no coelho é suficiente para desviar sua trajetória inicial.
E)A direção do movimento do coelho pode ser alterada apenas com a ação de forças externas.
Gabarito — UDESC 2008.2
E
Resolução
Pela inércia, um corpo tende a manter seu estado de movimento. Para alterar a direção da velocidade do coelho é necessária uma força resultante externa.
Alternativa correta: E
Q05
Gravitação — Satélites artificiais
Recentemente, os Estados Unidos lançaram um foguete para destruir um satélite artificial em rota de colisão com a Terra. Um satélite artificial é qualquer corpo feito pelo homem e colocado em órbita ao redor da Terra. Atualmente, estão em órbita satélites de comunicação científicos, militares e uma grande quantidade de lixo espacial; estima-se que já foram lançados em torno de 4.600 satélites, e que apenas cerca de 500 deles continuam em funcionamento.
Analise as afirmativas abaixo.
I O satélite sofre a ação da força gravitacional da Terra.
II A velocidade de rotação dos satélites em torno da Terra não depende de suas massas.
III Um satélite estacionário é aquele que tem a mesma velocidade de rotação da Terra.
IV Não existe força peso atuando sobre os satélites.
V Na mesma órbita circular, dois satélites podem ter velocidades diferentes.
Assinale a alternativa correta.
A)Somente as afirmativas II e V são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas IV e V são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.
Gabarito — UDESC 2008.2
D
Resolução
I ✓ O satélite sofre a ação da força gravitacional da Terra.
II ✓ Em órbita circular, $v=\sqrt{GM/r}$; a massa do satélite não aparece na expressão.
III ✓ Um satélite estacionário acompanha a rotação da Terra.
IV ✗ A força gravitacional continua atuando e desempenha o papel de força centrípeta.
V ✗ Na mesma órbita circular, o módulo da velocidade orbital é o mesmo.
Alternativa correta: D
Q06
Ondulatória — Onda transversal em corda
Uma das extremidades de uma corda está presa a um suporte fixo no topo de um poço vertical de uma mina com profundidade igual a 161,0 m. A corda fica esticada pela ação do peso de uma caixa de minérios com massa igual a 25,0 kg, presa na extremidade inferior da corda, que está 1,0 m acima da parte inferior da mina. A massa da corda é igual a 4,0 kg.
Um mineiro, no fundo da mina, balançando horizontalmente a extremidade inferior da corda, envia um sinal para seu colega que está no topo da mina. Sabendo-se que um ponto da corda realiza um movimento harmônico simples (MHS) com freqüência de 4,0 Hz, e desconsiderando-se o peso da corda, a velocidade da onda transversal que se propaga na corda e o comprimento de onda são, respectivamente:
A)160,0 m/s e 40,0 m.
B)80,0 m/s e 20,0 m.
C)100,0 m/s e 400,0 m.
D)100,0 m/s e 25,0 m.
E)4,0 m/s e 100,0 m.
Gabarito — UDESC 2008.2
D
Resolução
A caixa está $1{,}0\ \text{m}$ acima do fundo de uma mina de $161{,}0\ \text{m}$, então $L=160\ \text{m}$.
$$\mu=\frac{4{,}0}{160}=0{,}025\ \text{kg/m}.$$
Desprezando o peso da corda, $T=mg=25\cdot10=250\ \text{N}$.
O empuxo exercido pelo ar sobre um balão cheio de gás é igual a 130 N. A massa total do balão é de 10,0 kg. Sendo a densidade do ar igual a $1{,}30\ \text{kg/m}^3$, o volume ocupado pelo balão e a força que uma pessoa deve exercer para mantê-lo no chão são, respectivamente:
Como o empuxo supera o peso em $30\ \text{N}$, a pessoa deve exercer uma força vertical para baixo de $30\ \text{N}$.
Alternativa correta: E
Q08
Física moderna — Modelo atômico e densidade
Em 1911, Ernest Rutherford, baseado no experimento de Geiger e Marsden, concluiu que um modelo atômico plausível é aquele em que a carga positiva do átomo se concentra em uma pequena região central (núcleo) que contém praticamente toda a massa do átomo, com os elétrons espalhados em torno de uma grande região nas vizinhanças do núcleo. Em outras palavras, o átomo seria vazio.
Por exemplo, o raio de um átomo de hidrogênio é da ordem de $10^{-10}\ \text{m}$, enquanto o raio de seu núcleo é da ordem de $10^{-15}\ \text{m}$. Considere que a massa do átomo de hidrogênio é da ordem de $10^{-27}\ \text{kg}$, e que a densidade pode ser calculada aproximadamente segundo a equação $d=M/R^3$, na qual $M$ é a massa e $R$ o raio.
Em quantas vezes a densidade do átomo de hidrogênio aumentaria, no caso em que toda sua massa estivesse concentrada apenas no núcleo?
Considere as situações cotidianas apresentadas abaixo.
I Quando um avião está voando nas vizinhanças de uma casa, algumas vezes a imagem da TV sofre pequenos tremores e fica ligeiramente fora de foco.
II Uma criança faz bolhas de sabão com auxílio de um canudinho, soprando água na qual se mistura um pouco de sabão. Quando a bolha está crescendo, observa-se uma mudança de cor da película da bolha.
III Uma pessoa escuta o som que vem de trás do muro.
IV Uma piscina cheia de água parece mais rasa quando observada de fora.
V Uma pessoa vê sua imagem na superfície de um lago.
Assinale a seqüência que indica corretamente os conceitos físicos utilizados para explicar cada uma das cinco situações.
A)I - Interferência, II - difração, III - difração, IV - interferência, V - difração
B)I - Difração, II - interferência, III - reflexão, IV - refração, V - refração
C)I - Difração, II - difração, III - interferência, IV - refração, V - reflexão
D)I - Reflexão, II - refração, III - reflexão, IV - refração, V - reflexão
E)I - Interferência, II - interferência, III - difração, IV - refração, V - reflexão
Gabarito — UDESC 2008.2
E
Resolução
I — Interferência.
II — Interferência em película fina.
III — Difração do som.
IV — Refração.
V — Reflexão.
Sequência: interferência, interferência, difração, refração e reflexão.
Alternativa correta: E
Q10
Calorimetria — Mudanças de fase
Certa substância, cuja massa é 200 g, inicialmente sólida à temperatura de -10°C, passa pelas transformações de fase mostradas no gráfico abaixo.
Gráfico da questão 10img/2008/udesc-2008-2-q10_fig1.webp
O calor específico na fase sólida, o calor latente de fusão e a temperatura de vaporização dessa substância são, respectivamente:
A)0,5 cal/g°C; 10 cal/g; 5°C.
B)0,5 cal/g°C; 10 cal/g; 35°C.
C)1,0 cal/g°C; 10 cal/g; 35°C.
D)1,0 cal/g°C; 10 cal/g; 5°C.
E)1,0 cal/g°C; 5,0 cal/g; 35°C.
Gabarito — UDESC 2008.2
B
Resolução
No aquecimento do sólido, o gráfico mostra $Q=1500\ \text{cal}$ para elevar a temperatura de $-10^\circ\text{C}$ a $5^\circ\text{C}$.
O segundo patamar está em $35^\circ\text{C}$, temperatura de vaporização.
Alternativa correta: B
Q11
Termodinâmica — Primeira Lei
O gráfico abaixo mostra a evolução de um gás ideal sob pressão constante de 10 N/m², desde o estado inicial A, até o estado final B.
Gráfico da questão 11img/2008/udesc-2008-2-q11_fig1.webp
Durante esse processo, o gás cede 1,0 kJ de calor para o ambiente. Assinale a alternativa que representa corretamente o trabalho realizado sobre o gás, e a variação de sua energia interna.
A)$7{,}5\times10^3$ J e $8{,}5\times10^3$ J
B)$-7{,}5\times10^3$ J e $6{,}5\times10^3$ J
C)$4{,}5\times10^3$ J e $-3{,}5\times10^3$ J
D)$-3{,}0\times10^2$ J e $7{,}0\times10^3$ J
E)$-3{,}0\times10^2$ J e $-7{,}0\times10^2$ J
Gabarito — UDESC 2008.2
E
Resolução
Do gráfico, o processo ocorre de $A$ para $B$, com $V_A=40\ \text{m}^3$ e $V_B=10\ \text{m}^3$.
Adotando a convenção de trabalho usada no formulário da prova:
$$W=p\Delta V=10(10-40)=-300\ \text{J}.$$
Como o gás cede $1{,}0\ \text{kJ}$, $Q=-1000\ \text{J}$.
Pela Primeira Lei, $\Delta U=Q-W$:
$$\Delta U=-1000-(-300)=-700\ \text{J}.$$
Portanto, $W=-3{,}0\times10^2\ \text{J}$ e $\Delta U=-7{,}0\times10^2\ \text{J}$.
Alternativa correta: E
Q12
Eletrodinâmica — Circuitos e geradores
Uma bateria de força eletromotriz igual a 36 V, e resistência interna igual a 0,50 Ω, foi ligada a três resistores: $R_1=4{,}0\ \Omega$; $R_2=2{,}0\ \Omega$ e $R_3=6{,}0\ \Omega$, conforme ilustra a figura abaixo. Na figura, A representa um amperímetro ideal e V um voltímetro também ideal.
Circuito da questão 12img/2008/udesc-2008-2-q12_fig1.webp
Assinale a alternativa que representa corretamente os valores lidos no amperímetro e no voltímetro, respectivamente.
A)4,5 A e 36,0 V
B)4,5 A e 9,00 V
C)6,0 A e 33,0 V
D)1,5 A e 12,0 V
E)7,2 A e 15,0 V
Gabarito — UDESC 2008.2
B
Resolução
Os resistores $R_2=2\ \Omega$ e $R_3=6\ \Omega$ estão em paralelo:
$$R_{23}=\frac{2\cdot6}{2+6}=1{,}5\ \Omega.$$
A resistência total, incluindo $R_1=4\ \Omega$ e $r=0{,}50\ \Omega$, é
$$R_{eq}=4+1{,}5+0{,}5=6\ \Omega.$$
$$I=\frac{36}{6}=6\ \text{A}.$$
A ddp no paralelo é $U_{23}=6\cdot1{,}5=9\ \text{V}$.
O amperímetro está no ramo de $R_2$:
$$I_2=\frac{9}{2}=4{,}5\ \text{A}.$$
O voltímetro mede $9{,}0\ \text{V}$.
Alternativa correta: B
Q13
Eletrodinâmica — Energia elétrica
O Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) visa à conservação de energia, e atua por meio de etiquetas informativas, com o objetivo de alertar o consumidor quanto à eficiência energética de alguns dos principais eletrodomésticos nacionais. Na etiqueta abaixo são fornecidas informações sobre uma lavadora automática cujo ciclo de lavagem é de 10 minutos.
Etiqueta de energia da questão 13img/2008/udesc-2008-2-q13_fig1.webp
O aparelho que, ligado durante 10 minutos, transforma a mesma energia que a lavadora é:
A)um secador de 110V 370 W.
B)uma lâmpada de 220V 100 W.
C)um chuveiro de 220V 2500 W.
D)um aquecedor 220 V 2220W.
E)um rádio 110V 37 W.
Gabarito — UDESC 2008.2
D
Resolução
A etiqueta informa consumo de $0{,}37\ \text{kWh}$ por ciclo. Como $10\ \text{min}=1/6\ \text{h}$:
Isso corresponde ao aquecedor de $2220\ \text{W}$.
Alternativa correta: D
Q14
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética
Nas figuras (i) e (ii) estão representados dois solenóides em situações distintas. Em (i) os dois solenóides estão dispostos paralelamente e a chave C, que inicialmente está aberta, é fechada. Em (ii) uma bateria fornece uma corrente contínua para o solenóide do lado esquerdo e os dois solenóides estão se aproximando um do outro.
Figuras (i) e (ii) da questão 14img/2008/udesc-2008-2-q14_fig1.webp
Assinale a alternativa que contém o sentido da corrente induzida no resistor R em (i) e (ii), respectivamente.
A)De b para a; de a para b
B)De a para b, nos dois casos
C)De b para a, nos dois casos
D)De a para b; de b para a
E)Não existem correntes induzidas nos resistores.
Gabarito — UDESC 2008.2
A
Resolução
Pela Lei de Lenz, a corrente induzida se opõe à variação do fluxo magnético.
Em (i), ao fechar a chave, o fluxo através do solenóide inferior aumenta; pela orientação das espiras, a corrente em $R$ vai de b para a.
Em (ii), a aproximação dos solenóides também aumenta o fluxo; a corrente induzida em $R$ vai de a para b.
Alternativa correta: A
Q15
Óptica geométrica — Espelho côncavo
A figura seguinte mostra, esquematicamente, a construção da imagem de um objeto a partir dos raios principais, na presença de um espelho côncavo.
Figura da questão 15img/2008/udesc-2008-2-q15_fig1.webp
Sendo V o ponto de origem do sistema de coordenadas cartesianas, a abscissa da imagem, a ordenada da imagem, a abscissa focal e a abscissa do centro de curvatura do espelho são representadas na figura, respectivamente, pelos segmentos:
A)CA, AV, DV, e EV.
B)CV, CB, DV, e EV.
C)DV, BV, CA, e AV.
D)AV, BV, CV, e DV.
E)CA, AV, EV, e DV.
Gabarito — UDESC 2008.2
A
Resolução
Tomando $V$ como origem, a construção geométrica mostra: