Provas Anteriores | UDESC 2010.2 | Prof. Ricardo Bastos

Q01

Termologia — Gases — Constante universal dos gases

A constante universal dos gases, $R$, cujo valor depende das unidades de pressão, volume e temperatura, não pode ser medida em uma das unidades representadas abaixo. Assinale-a.

A)$\text{N}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{m}^{3}$

B)$\text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

C)$\text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

D)$\text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}\cdot\text{K}^{-1}$

E)$\text{N}\cdot\text{m}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Pela equação dos gases ideais:

$$PV=nRT.$$

Logo:

$$R=\frac{PV}{nT}.$$

Portanto, a unidade de $R$ deve apresentar $\text{mol}^{-1}$ e $\text{K}^{-1}$. A alternativa D apresenta $\text{mol}$, e não $\text{mol}^{-1}$.

Q02

Mecânica — Movimento Circular — Frequência de rotação

O velódromo, nome dado à pista onde são realizadas as provas de ciclismo, tem forma oval e possui uma circunferência entre $250{,}0\ \text{m}$ e $330{,}0\ \text{m}$, com duas curvas inclinadas a $41^\circ$.

Na prova de velocidade o percurso de três voltas tem $1.000{,}0\ \text{m}$, mas somente os $60\pi$ últimos metros são cronometrados.

Determine a frequência de rotação das rodas de uma bicicleta, necessária para que um ciclista percorra uma distância inicial de $24\pi\ \text{m}$ em $30\ \text{s}$, considerando o movimento uniforme. O raio da bicicleta é igual a $30{,}0\ \text{cm}$.

Assinale a alternativa correta em relação à frequência.

A)$80\ \text{rpm}$

B)$0{,}8\pi\ \text{rpm}$

C)$40\ \text{rpm}$

D)$24\pi\ \text{rpm}$

E)$40\pi\ \text{rpm}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A velocidade linear vale:

$$v=\frac{24\pi}{30}=0{,}8\pi\ \text{m/s}.$$

O comprimento de uma volta da roda é:

$$C=2\pi R=2\pi(0{,}30)=0{,}60\pi\ \text{m}.$$

Assim:

$$f=\frac{v}{C}=\frac{0{,}8\pi}{0{,}60\pi}=\frac{4}{3}\ \text{Hz}.$$

Em rotações por minuto:

$$f=\frac{4}{3}\cdot60=80\ \text{rpm}.$$

Q03

Mecânica — Hidrostática — Pressão em líquidos

A pressão atmosférica é $76\ \text{cmHg}$ em um local onde há uma piscina cheia de água, que tem uma profundidade de $5{,}0\ \text{m}$.

Assinale a alternativa correta quanto à pressão total no fundo da piscina.

A)$81\ \text{cmHg}$

B)$1{,}50\times10^5\ \text{N/m}^2$

C)$0{,}50\times10^5\ \text{N/m}^2$

D)$1{,}5\times10^5\ \text{cmHg}$

E)$576\ \text{cmHg}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Tomando $p_0\approx1{,}0\times10^5\ \text{Pa}$:

$$p_h=\rho gh=1000\cdot10\cdot5=5{,}0\times10^4\ \text{Pa}.$$

Logo:

$$p=p_0+p_h=1{,}5\times10^5\ \text{Pa}.$$

Q04

Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado com atrito

Uma pessoa começa a empurrar um bloco de peso igual a $500\ \text{N}$, em repouso sobre um plano inclinado de $30^\circ$, com uma força crescente $F$, paralela ao plano e dirigida para baixo.

Dados: $\cos30^\circ=0{,}9$; $\sin30^\circ=0{,}5$.

Bloco sobre plano inclinado de 30 graus, com força F paralela ao plano e dirigida para baixo — Figura 1

O coeficiente de atrito estático entre o plano e o bloco é $0{,}70$. O valor do módulo da força para o qual o bloco começará a descer o plano inclinado é:

A)superior a $350\ \text{N}$

B)superior a $65\ \text{N}$

C)superior a $315\ \text{N}$

D)igual a $175\ \text{N}$

E)igual a $500\ \text{N}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A normal vale:

$$N=P\cos30^\circ=500\cdot0{,}9=450\ \text{N}.$$

O atrito estático máximo é:

$$f_{e,max}=\mu_eN=0{,}70\cdot450=315\ \text{N}.$$

A componente do peso para baixo do plano é:

$$P\sin30^\circ=500\cdot0{,}5=250\ \text{N}.$$

No limite:

$$F+250=315\Rightarrow F=65\ \text{N}.$$

Para iniciar a descida, a força deve superar esse valor.

Q05

Mecânica — Trabalho e Energia — Dissipação por atrito

Um menino de massa $60{,}0\ \text{kg}$ desliza ao longo de um escorregador, partindo do repouso no ponto A, a uma altura de $4{,}0\ \text{m}$ do ponto B, o mais baixo do escorregador. A velocidade com que o menino chega ao ponto B é de $5{,}0\ \text{m/s}$.

A quantidade de calor gerada pelo atrito entre a superfície do escorregador e o menino, devido ao seu deslocamento, é:

A)$3{,}15\times10^3\ \text{J}$

B)$2{,}40\times10^3\ \text{J}$

C)$7{,}50\times10^2\ \text{J}$

D)$1{,}65\times10^3\ \text{J}$

E)$2{,}00\times10^3\ \text{J}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A energia potencial inicial é:

$$E_p=mgh=60\cdot10\cdot4=2400\ \text{J}.$$

A energia cinética em B é:

$$E_c=\frac{mv^2}{2}=\frac{60\cdot25}{2}=750\ \text{J}.$$

A diferença foi dissipada em forma de calor:

$$Q=2400-750=1650\ \text{J}=1{,}65\times10^3\ \text{J}.$$

Q06

Ondulatória — Ondas Estacionárias — Corda fixa

Determine a velocidade de propagação da onda para um fio de aço de $80{,}0\ \text{cm}$ de comprimento e $200{,}0\ \text{g}$ de massa, que é mantido tracionado pelas extremidades fixas. Nesse fio originam-se ondas mecânicas estacionárias, formando 5 (cinco) nós, quando excitado por uma fonte de onda de $80{,}0\ \text{Hz}$.

Assinale a alternativa correta, em relação ao contexto.

A)$16{,}0\ \text{m/s}$

B)$25{,}6\ \text{m/s}$

C)$32{,}0\ \text{m/s}$

D)$12{,}8\ \text{m/s}$

E)$8{,}0\ \text{m/s}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Com cinco nós, há quatro ventres, portanto:

$$L=4\frac{\lambda}{2}=2\lambda.$$

Como $L=0{,}80\ \text{m}$:

$$\lambda=0{,}40\ \text{m}.$$

Logo:

$$v=\lambda f=0{,}40\cdot80=32\ \text{m/s}.$$

Q07

Mecânica — Gravitação — Marés

A maré é o fenômeno natural de subida e descida do nível das águas, percebido principalmente nos oceanos, causado pela atração gravitacional do Sol e da Lua. A ilustração abaixo esquematiza a variação do nível das águas ao longo de uma rotação completa da Terra.

Esquema das marés com a Terra e posições relativas da Lua

Considere as seguintes proposições sobre maré, e assinale a alternativa incorreta.

A)As marés de maior amplitude ocorrem próximo das situações de Lua Nova ou Lua Cheia, quando as forças atrativas, devido ao Sol e à Lua, se reforçam mutuamente.

B)A influência da Lua é maior do que a do Sol, pois, embora a sua massa seja muito menor do que a do Sol, esse fato é compensado pela menor distância à Terra.

C)A maré cheia é vista por um observador quando a Lua passa por cima dele, ou quando a Lua passa por baixo dele.

D)As massas de água que estão mais próximas da Lua ou do Sol sofrem atração maior do que as massas de água que estão mais afastadas, devido à rotação da Terra.

E)As marés alta e baixa sucedem-se em intervalos de aproximadamente 6 horas.

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A alternativa D é a incorreta. A diferença de atração gravitacional entre diferentes regiões dos oceanos está associada principalmente às diferenças de distância em relação à Lua e ao Sol.

A rotação terrestre participa da periodicidade observada das marés, mas não é a causa da diferença de intensidade da atração gravitacional indicada na proposição.

Q08

Óptica — Espelho Plano — Campo visual

Um estudante pretende observar inteiramente uma árvore de $10{,}80\ \text{m}$ de altura, usando um espelho plano de $80{,}0\ \text{cm}$. O estudante consegue seu objetivo quando o espelho está colocado a $5{,}0\ \text{m}$ de distância da árvore.

A distância mínima entre o espelho e o estudante é:

A)$0{,}40\ \text{m}$

B)$0{,}50\ \text{m}$

C)$0{,}20\ \text{m}$

D)$0{,}60\ \text{m}$

E)$0{,}80\ \text{m}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Se $x$ é a distância do estudante ao espelho, pela semelhança de triângulos:

$$\frac{0{,}80}{10{,}80}=\frac{x}{x+5}.$$

Logo:

$$0{,}80x+4=10{,}80x.$$

$$10x=4\Rightarrow x=0{,}40\ \text{m}.$$

Q09

Óptica — Refração — Índice de refração

Um bastão é colocado sequencialmente em três recipientes com líquidos diferentes. Olhando-se o bastão através de cada recipiente, observam-se as imagens I, II e III, conforme ilustração abaixo, pois os líquidos são transparentes.

Bastão observado em três líquidos diferentes, identificados por I, II e III

Sendo $n_{Ar}$, $n_I$, $n_{II}$ e $n_{III}$ os índices de refração do ar, do líquido em I, do líquido em II e do líquido em III, respectivamente, a relação que está correta é:

A)$n_{Ar}

B)$n_{II}

C)$n_I>n_{II}>n_{III}$

D)$n_{III}>n_{II}>n_I$

E)$n_{III}

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Pela intensidade do desvio aparente do bastão, o líquido II é o mais refringente entre os três, enquanto III é o menos refringente.

Assim:

$$n_{III}

Q10

Termologia — Calorimetria — Fusão

Coloca-se $1{,}50\ \text{kg}$ de gelo, à temperatura de $0^\circ\text{C}$, no interior de um forno de micro-ondas de potência $1{,}0\ \text{kW}$. O tempo de funcionamento a que se deve programar o forno de micro-ondas para que toda a energia fornecida seja absorvida pelo gelo apenas para fundi-lo é:

A)$5{,}0\ \text{min}$

B)$3{,}0\ \text{min}$

C)$1{,}5\ \text{min}$

D)$8{,}0\ \text{min}$

E)$10\ \text{min}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

Usando $L_f\approx3{,}34\times10^5\ \text{J/kg}$:

$$Q=mL_f=1{,}50\cdot3{,}34\times10^5\approx5{,}01\times10^5\ \text{J}.$$

Como $P=1{,}0\ \text{kW}=1000\ \text{W}$:

$$t=\frac{Q}{P}\approx501\ \text{s}\approx8{,}35\ \text{min}.$$

A alternativa mais próxima é $8{,}0\ \text{min}$.

Q11

Termologia — Termodinâmica — Ciclo de Carnot

No diagrama $p\times V$ abaixo, está representado o ciclo termodinâmico da máquina de Carnot, considerada ideal porque tem o maior rendimento entre as máquinas térmicas. O sistema recebe calor da fonte quente à temperatura $T_1$ e transfere calor para a fonte fria à temperatura $T_2$.

Diagrama pressão por volume do ciclo de Carnot com estados a, b, c e d

Com relação às transformações termodinâmicas que constituem esse ciclo, é correto afirmar que o sistema passa por uma:

A)expansão adiabática entre os estados b e d $(b\to d)$.

B)expansão isovolumétrica entre os estados b e c $(b\to c)$.

C)compressão isobárica entre os estados c e d $(c\to d)$.

D)expansão isotérmica entre os estados a e b $(a\to b)$.

E)compressão isotérmica entre os estados d e a $(d\to a)$.

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

No ciclo de Carnot:

$a\to b$: expansão isotérmica na temperatura quente $T_1$.

$b\to c$: expansão adiabática.

$c\to d$: compressão isotérmica na temperatura fria $T_2$.

$d\to a$: compressão adiabática.

Portanto, a afirmação correta é a expansão isotérmica $a\to b$.

Q12

Eletricidade — Eletrodinâmica — Transmissão de energia

Um gerador de eletricidade particular fornece uma tensão contínua de $200\ \text{V}$ à única residência a ele ligada. A resistência total dos cabos de transmissão que ligam o gerador à casa vale $r$ ohms. Quando o chuveiro elétrico está em uso na residência, a resistência elétrica total da casa é $5{,}0\ \Omega$. Sabendo que a potência elétrica fornecida continuamente pelo gerador é $5{,}0\ \text{kW}$, nesta situação a porcentagem da energia gerada, utilizada somente na transmissão entre o gerador e a residência, é:

A)$5{,}0\%$

B)$99{,}2\%$

C)$16{,}6\%$

D)$33{,}3\%$

E)$37{,}5\%$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A corrente fornecida pelo gerador é:

$$I=\frac{P}{U}=\frac{5000}{200}=25\ \text{A}.$$

A resistência total do circuito é:

$$R_{eq}=\frac{U}{I}=\frac{200}{25}=8\ \Omega.$$

Como a casa tem $5\ \Omega$:

$$r=8-5=3\ \Omega.$$

A potência dissipada nos cabos é:

$$P_{cabos}=I^2r=25^2\cdot3=1875\ \text{W}.$$

A porcentagem perdida é:

$$\frac{1875}{5000}\cdot100=37{,}5\%.$$

Q13

Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Lei de Faraday

Na figura abaixo está representada uma espira quadrada de lado igual a $10{,}0\ \text{cm}$, situada no interior de um campo magnético uniforme $B$, perpendicular ao plano do papel e dirigido para dentro do papel, cuja intensidade é $0{,}50\ \text{Wb/m}^2$. O plano formado pela espira é paralelo ao papel. Quando o campo magnético tem seu sentido completamente invertido, surge na espira uma força eletromotriz induzida de $5{,}0\ \text{V}$.

Espira quadrada em uma região de campo magnético uniforme entrando no plano do papel

O intervalo de tempo médio utilizado para inverter completamente o sentido do campo magnético, neste caso, é:

A)$1{,}0\times10^{-4}\ \text{s}$

B)$1{,}0\times10^{-3}\ \text{s}$

C)$2{,}0\times10^{-3}\ \text{s}$

D)$10\ \text{s}$

E)zero

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

A área da espira é:

$$A=(0{,}10)^2=0{,}010\ \text{m}^2.$$

Ao inverter o campo de $-0{,}50\ \text{T}$ para $+0{,}50\ \text{T}$:

$$|\Delta B|=1{,}0\ \text{T}.$$

Assim:

$$|\Delta\Phi|=A|\Delta B|=0{,}010\ \text{Wb}.$$

Pela lei de Faraday:

$$\varepsilon=\frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}.$$

$$\Delta t=\frac{0{,}010}{5}=2{,}0\times10^{-3}\ \text{s}.$$

Q14

Eletromagnetismo — Força Magnética — Movimento de cargas

Uma partícula de massa $m$ e carga $q$ é acelerada a partir do repouso, por um campo elétrico uniforme de intensidade $E$. Após percorrer uma distância $d$, a partícula deixa a região de atuação do campo elétrico com uma velocidade $v$, e penetra em uma região de campo magnético uniforme de intensidade $B$, cuja direção é perpendicular a sua velocidade.

O raio da trajetória circular que a partícula descreve dentro do campo magnético é igual a:

A)$\left(\frac{2mEd}{Bq}\right)^{1/2}$

B)$\left(\frac{2mEd}{B^2q}\right)^{1/2}$

C)$\frac{mEd}{Bq}$

D)$\frac{mE}{Bq}$

E)$\left(\frac{mE}{Bq}\right)^{1/2}$

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

No campo elétrico:

$$qEd=\frac{mv^2}{2}.$$

Logo:

$$v=\sqrt{\frac{2qEd}{m}}.$$

No campo magnético:

$$qvB=\frac{mv^2}{r}.$$

Então:

$$r=\frac{mv}{qB}.$$

Substituindo $v$:

$$r=\sqrt{\frac{2mEd}{B^2q}}.$$

Q15

Física Moderna — Radioatividade — Radiação gama

Considere as seguintes proposições sobre a radiação gama.

A partícula gama tem a mesma carga elétrica do próton.
A partícula gama é um fóton de radiação eletromagnética.
É um dos tipos de radiação emitida pelos núcleos de átomos radioativos.
É menos penetrante na matéria do que os raios X.

Assinale a alternativa correta.

A)Somente as afirmativas II 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 II e IV são verdadeiras.

E)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2010.2

Resolução

I (F). A radiação gama é eletricamente neutra.

II (V). Trata-se de radiação eletromagnética constituída por fótons.

III (V). Pode ser emitida em transições de núcleos radioativos.

IV (F). Em geral, a radiação gama apresenta grande poder de penetração, superior ao dos raios X de menor energia.