Provas Anteriores | UDESC 2013.1 | Prof. Ricardo Bastos

Q01

Mecânica — Hidrostática — Vasos comunicantes

Considere o tubo aberto em forma de “W” mostrado na Figura 1, dentro do qual há um líquido de densidade $d$.

Tubo aberto em forma de W com líquido e colunas A e B

Assinale a alternativa que corresponde à situação de equilíbrio do líquido.

A)$P_A=3P_B$; $h_A=h_B/3$

B)$P_A=2P_B$; $h_A=h_B/2$

C)$P_A=P_B/2$; $h_A=2h_B$

D)$P_A=P_B$; $h_A=h_B$

E)$P_A=P_B$; $h_A=h_B/2$

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Como as duas extremidades estão abertas, as superfícies livres estão submetidas à mesma pressão externa:

$$P_A=P_B.$$

Em vasos comunicantes contendo o mesmo líquido em equilíbrio, as superfícies livres ficam na mesma altura:

$$h_A=h_B.$$

Q02

Física Moderna — Física Quântica — Dualidade onda-partícula

Um feixe de elétrons é emitido sobre uma parede fina, a qual possui dois orifícios de tamanhos desprezáveis, separados por uma distância da ordem da dimensão do elétron. Os elétrons oriundos dos orifícios colidem com um anteparo escuro, a certa distância da parede, deixando como resultado da colisão marcas pontilhadas no anteparo.

É correto afirmar que as marcas pontilhadas:

A)formarão um padrão de interferência luminosa, em virtude do comportamento ondulatório dos elétrons.

B)estarão concentradas em apenas dois pontos simétricos do anteparo.

C)estarão concentradas em apenas um ponto do anteparo.

D)estarão concentradas apenas em duas linhas simétricas do anteparo.

E)formarão um padrão de interferência luminosa, em virtude do comportamento corpuscular dos elétrons.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Elétrons apresentam dualidade onda-partícula. Ao atravessarem duas fendas, as amplitudes associadas às possibilidades de passagem interferem.

Embora cada elétron seja detectado como um ponto, o conjunto de muitos impactos forma um padrão de interferência, evidenciando o comportamento ondulatório.

Q03

Termologia — Calorimetria — Gelo e equilíbrio térmico

Assinale a alternativa que corresponde à temperatura final de equilíbrio quando $10{,}0\ ext{g}$ de gelo à temperatura de $-10{,}0^\circ\text{C}$ são adicionados a $90{,}0\ ext{g}$ de água à temperatura de $50{,}0^\circ\text{C}$.

A)$34{,}2^\circ\text{C}$

B)$40{,}3^\circ\text{C}$

C)$36{,}5^\circ\text{C}$

D)$42{,}0^\circ\text{C}$

E)$35{,}1^\circ\text{C}$

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

O gelo primeiro aquece até $0^\circ\text{C}$:

$$Q_1=mc_{gelo}\Delta T=10\cdot0{,}5\cdot10=50\ ext{cal}.$$

Depois, funde:

$$Q_2=mL_f=10\cdot80=800\ ext{cal}.$$

A água formada pelo gelo aquece até $T$:

$$Q_3=10T.$$

A água inicialmente quente cede:

$$Q_c=90(50-T).$$

No equilíbrio:

$$50+800+10T=90(50-T).$$

$$100T=3650\Rightarrow T=36{,}5^\circ\text{C}.$$

Q04

Termologia — Termodinâmica — Ciclo termodinâmico

A Figura 2 apresenta um ciclo termodinâmico descrito por um gás. Assinale a alternativa que apresenta, para este ciclo, a variação de energia interna do gás e o trabalho por ele realizado, respectivamente.

Diagrama pressão por volume de um ciclo termodinâmico triangular

A)$0{,}0\ ext{J}$ e $1{,}5\times10^5\ ext{J}$

B)$1{,}0\ ext{J}$ e $2{,}0\times10^5\ ext{J}$

C)$0{,}0\ ext{J}$ e $0{,}0\times10^5\ ext{J}$

D)$0{,}0\ ext{J}$ e $1{,}0\times10^5\ ext{J}$

E)$0{,}5\ ext{J}$ e $0{,}5\times10^5\ ext{J}$

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Em um ciclo completo, o gás retorna ao estado inicial. Portanto:

$$\Delta U=0.$$

O trabalho líquido é a área interna do ciclo no diagrama $p\times V$:

$$W=\frac{1}{2}\Delta V\Delta p.$$

$$W=\frac12(1{,}25-0{,}25)(2{,}25-0{,}25)\ ext{atm}\cdot\text{m}^3.$$

$$W=1{,}0\ ext{atm}\cdot\text{m}^3=1{,}0\times10^5\ ext{J}.$$

Q05

Eletricidade — Eletrostática — Eletrização por contato

Duas esferas idênticas, A e B, feitas de material condutor, apresentam as cargas $+3\bar e$ e $-5\bar e$, e são colocadas em contato. Após o equilíbrio, a esfera A é colocada em contato com outra esfera idêntica C, a qual possui carga elétrica de $+3\bar e$.

Assinale a alternativa que contém o valor da carga elétrica final da esfera A.

A)$+2\bar e$

B)$-1\bar e$

C)$+1\bar e$

D)$-2\bar e$

E)$0\bar e$

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

No primeiro contato:

$$Q_{AB}=+3\bar e-5\bar e=-2\bar e.$$

Como as esferas são idênticas:

$$Q_A=Q_B=-\bar e.$$

No segundo contato:

$$Q_{AC}=-\bar e+3\bar e=2\bar e.$$

Logo:

$$Q_A=Q_C=+\bar e.$$

Q06

Eletromagnetismo — Força Magnética — Fio com corrente

Um fio retilíneo e horizontal, com $15\ ext{g}$ de massa e $1{,}0\ ext{m}$ de comprimento, é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade $i$. O fio está a uma altura $h$ do chão e há um campo magnético uniforme $B=0{,}50\ ext{T}$ entrando no plano desta página, como mostra a Figura 3.

Fio horizontal imerso em campo magnético entrando na página

Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o valor e o sentido da corrente elétrica, para que o fio flutue permanecendo em repouso.

A)$0{,}3\ ext{A}$, para a direita

B)$0{,}3\ ext{A}$, para a esquerda

C)$300\ ext{A}$, para a direita

D)$300\ ext{A}$, para a esquerda

E)$30\ ext{A}$, para a direita

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Para o fio permanecer em equilíbrio:

$$F_m=P.$$

Como o fio é perpendicular ao campo:

$$BiL=mg.$$

$$0{,}50\cdot i\cdot1=0{,}015\cdot10.$$

$$i=0{,}30\ ext{A}.$$

Com $\vec B$ entrando na página, a corrente deve apontar para a direita para que $\vec F=i\vec L\times\vec B$ seja vertical para cima.

Q07

Eletromagnetismo — Campos Elétrico e Magnético — Seletor de velocidades

Um campo elétrico de $1{,}5\ ext{kV/m}$, vertical para cima, e um campo magnético de $0{,}4\ ext{T}$ atuam sobre um elétron em movimento horizontal para a direita, de modo que a trajetória do elétron não é alterada.

Lembrando que $\odot$ e $\otimes$ representam, respectivamente, campo magnético saindo desta folha e campo magnético entrando nesta folha, assinale a alternativa que apresenta a velocidade do elétron e a direção do campo magnético, na sequência:

A)$3750\ ext{m/s}$; $\odot$

B)$3{,}750\ ext{m/s}$; $\otimes$

C)$37{,}50\ ext{m/s}$; $\odot$

D)$3750\ ext{m/s}$; $\otimes$

E)$3{,}750\ ext{m/s}$; $\odot$

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Para que a trajetória não se altere:

$$qE=qvB.$$

$$v=\frac{E}{B}=\frac{1500}{0{,}4}=3750\ ext{m/s}.$$

O campo elétrico é para cima, logo a força elétrica sobre o elétron é para baixo. A força magnética deve ser para cima. Para $\vec v$ para a direita e carga negativa, isso ocorre quando $\vec B$ sai do plano da página $(\odot)$.

Q08

Óptica — Espelho Plano — Formação de imagens

João e Maria estão a $3\ ext{m}$ de distância de um espelho plano. João está $8\ ext{m}$ à esquerda de Maria.

Analise as proposições em relação à informação acima.

A distância de João até a imagem de Maria, refletida pelo espelho, é de $10\ ext{m}$.
A distância de João e Maria até suas próprias imagens é $6\ ext{m}$.
A distância de João até a imagem de Maria, refletida pelo espelho, é de $11\ ext{m}$.

Assinale a alternativa correta.

A)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

C)Somente a afirmativa I é verdadeira.

D)Somente a afirmativa II é verdadeira.

E)Somente a afirmativa III é verdadeira.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

A imagem de Maria fica $3\ ext{m}$ atrás do espelho. Em relação a João, a separação perpendicular ao espelho é $6\ ext{m}$ e a separação lateral é $8\ ext{m}$:

$$d=\sqrt{6^2+8^2}=10\ ext{m}.$$

Logo, I é verdadeira. Cada pessoa está a $3\ ext{m}$ do espelho e sua imagem está $3\ ext{m}$ atrás dele, portanto a distância pessoa-imagem é $6\ ext{m}$: II também é verdadeira.

Q09

Física Geral — Unidades e Medidas — Unidades fundamentais do SI

O Brasil adota o Sistema Internacional de medidas (SI) como padrão. Fazem parte do SI unidades fundamentais e unidades derivadas das fundamentais.

Assinale a alternativa que contém apenas unidades fundamentais do SI.

A)metro, segundo, newton

B)metro, segundo, grama

C)metro, segundo, joule

D)metro, segundo, watt

E)metro, segundo, quilograma

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Entre as opções, apenas metro, segundo e quilograma são unidades fundamentais do SI.

Newton, joule e watt são unidades derivadas, enquanto a unidade fundamental de massa é o quilograma, não o grama.

Q10

Eletromagnetismo — Força Magnética — Movimento circular uniforme

Assinale a alternativa correta com relação a um elétron que descreve um movimento circular uniforme no interior de um campo magnético.

A)A magnitude da velocidade do elétron é constante, e sua aceleração é nula.

B)A magnitude da velocidade do elétron varia, e a magnitude de sua aceleração é constante.

C)A magnitude da velocidade do elétron é constante, e a magnitude de sua aceleração varia.

D)A magnitude da velocidade do elétron é constante, e a magnitude de sua aceleração independe do raio de curvatura.

E)A magnitude da velocidade do elétron é constante, e a magnitude de sua aceleração é constante e não nula.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

No movimento circular uniforme, o módulo da velocidade permanece constante, mas sua direção varia.

A aceleração centrípeta possui módulo:

$$a_c=\frac{v^2}{R},$$

que é constante para uma órbita circular de raio fixo e é diferente de zero.

Q11

Mecânica — Dinâmica — Primeira Lei de Newton

Considere o movimento de um objeto sujeito à ação de várias forças, de modo que a resultante delas seja nula em todos os instantes.

Analise as proposições em relação à informação acima.

Se o objeto estiver inicialmente em movimento, ele não poderá atingir o repouso em algum instante de tempo posterior ao inicial.
Se o objeto estiver inicialmente em movimento, ele poderá atingir o repouso em algum instante de tempo posterior ao inicial.
Se o objeto estiver inicialmente em repouso, ele poderá entrar em movimento em algum instante de tempo posterior ao inicial.

Assinale a alternativa correta.

A)Somente a afirmativa III é verdadeira.

B)Somente a afirmativa II é verdadeira.

C)Somente a afirmativa I é verdadeira.

D)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

E)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

Se a força resultante é nula:

$$\vec a=0.$$

Logo, a velocidade vetorial permanece constante. Se o corpo parte em movimento, continuará com a mesma velocidade e não chegará ao repouso. Se parte do repouso, continuará em repouso.

Somente a afirmativa I é verdadeira.

Q12

Mecânica — Dinâmica — Terceira Lei de Newton

Um objeto em queda livre encontra-se nas proximidades da superfície da Terra. Com base nas três leis de Newton, é correto afirmar que a força peso que atua sobre o objeto:

A)possui par de reação localizado no centro da Terra, tal que apenas o objeto é acelerado.

B)possui par de reação localizado no centro da Terra, tal que o objeto e a Terra são acelerados.

C)possui par de reação localizado na superfície da Terra, tal que apenas o objeto é acelerado.

D)não possui par de reação, já que não há contato com a superfície.

E)possui par de reação localizado no centro da Terra, tal que o objeto e a Terra não são acelerados.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

O peso é a força gravitacional que a Terra exerce sobre o objeto.

Pela terceira lei de Newton, o objeto exerce sobre a Terra uma força de mesmo módulo e direção, mas sentido oposto. Assim, objeto e Terra são acelerados, embora a aceleração da Terra seja extremamente pequena devido à sua grande massa.

Q13

Ondulatória — Ondas Eletromagnéticas — Polarização

Analise as proposições em relação ao efeito de polarização das ondas eletromagnéticas.

A polarização é uma característica das ondas transversais.
A polarização é uma característica das ondas longitudinais.
Os óculos de sol são exemplos de filtros polarizadores e aumentam a intensidade da radiação incidente.
Os óculos de sol são exemplos de filtros polarizadores e reduzem a intensidade da radiação incidente.

Assinale a alternativa correta.

A)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.

C)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

D)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.

E)Somente a afirmativa III é verdadeira.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

A polarização ocorre em ondas transversais, portanto I é verdadeira e II é falsa.

Filtros polarizadores selecionam uma componente da oscilação e reduzem a intensidade da luz transmitida. Assim, III é falsa e IV é verdadeira.

Q14

Mecânica — Gravitação — Leis de Kepler

Analise as proposições sobre o planeta Mercúrio, com base nas três leis de Kepler.

A órbita de Mercúrio é circular, com o Sol localizado no centro da circunferência.
A magnitude da velocidade de translação de Mercúrio varia ao longo de sua trajetória.
A magnitude da velocidade de translação de Mercúrio é constante em toda a sua trajetória.
O período de translação de Mercúrio independe do raio de sua órbita circular.

Assinale a alternativa correta.

A)Somente a afirmativa III é verdadeira.

B)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

C)Somente a afirmativa II é verdadeira.

D)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.

E)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2013.1

Resolução

A órbita de Mercúrio é elíptica, com o Sol em um dos focos, portanto I é falsa.

Pela segunda lei de Kepler, a velocidade orbital varia ao longo da órbita: é maior quando Mercúrio está mais próximo do Sol e menor quando está mais distante. Assim, II é verdadeira e III é falsa.

A terceira lei relaciona período e tamanho da órbita, portanto IV é falsa.

Q15

Ondulatória — Ondas Estacionárias — Tubo fechado

Ondas sonoras estacionárias são produzidas no interior de um tubo fechado de comprimento $L_1$ e de um outro tubo, também fechado, de comprimento $L_2$. Assinale a alternativa que representa a razão $L_2/L_1$ para que a frequência do 4º harmônico do primeiro tubo corresponda à frequência do 3º harmônico do segundo tubo.

A)$4/3$

B)$3/4$

C)$5/7$

D)$7/5$

E)$5/4$

Gabarito — UDESC 2013.1

ANULADA

Resolução

Questão anulada.

Para um tubo fechado em uma extremidade, as frequências permitidas são:

$$f_n=\frac{nv}{4L},\qquad n=1,3,5,\ldots$$

Portanto, não existe um “4º harmônico” no sentido usual de número harmônico $n=4$. Essa inconsistência torna o enunciado problemático.

Se a intenção fosse comparar o 4º modo de ressonância do primeiro tubo $(n=7)$ com o 3º modo do segundo $(n=5)$, resultaria:

$$\frac{7v}{4L_1}=\frac{5v}{4L_2}\Rightarrow\frac{L_2}{L_1}=\frac57,$$

mas essa não é a redação empregada, justificando a anulação.