Provas Anteriores | UDESC 2013.2 | Prof. Ricardo Bastos

Q01

Mecânica — Vetores — Soma vetorial

Considere os vetores $\vec F_1$ e $\vec F_2$ que representam deslocamentos e são perpendiculares entre si. Sabendo-se que $\vec F_1$ tem módulo igual a $8\ \text{cm}$ e que o vetor resultante da soma $\vec F_1+\vec F_2$ tem módulo igual a $10\ \text{cm}$, então o vetor $\vec F_2$ possui módulo igual a:

A)$6\ \text{cm}$

B)$36\ \text{cm}$

C)$2\ \text{cm}$

D)$4\ \text{cm}$

E)$18\ \text{cm}$

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

Como os vetores são perpendiculares:

$$10^2=8^2+F_2^2.$$

$$F_2^2=100-64=36.$$

$$F_2=6\ \text{cm}.$$

Q02

Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação do momento

Um patinador está em pé e inicialmente em repouso sobre o gelo, segurando duas bolas maciças, A e B, de massas $m_A=3{,}0\ \text{kg}$ e $m_B=5{,}0\ \text{kg}$. O patinador tem $80{,}0\ \text{kg}$ de massa e lança a bola A horizontalmente para a frente, com velocidade de $0{,}5\ \text{m/s}$ em relação ao solo. A seguir, ele lança a bola B com a mesma velocidade, direção e o mesmo sentido que lançou a bola A. Assinale a alternativa que corresponde ao módulo da velocidade final do patinador.

A)$0{,}0115\ \text{m/s}$

B)$0{,}05\ \text{m/s}$

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

D)$0{,}5\ \text{m/s}$

E)$86{,}9\ \text{m/s}$

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

A quantidade de movimento inicial do sistema é nula.

Após os dois lançamentos:

$$3(0{,}5)+5(0{,}5)+80v=0.$$

$$4+80v=0.$$

$$v=-0{,}05\ \text{m/s}.$$

O módulo é $0{,}05\ \text{m/s}$.

Q03

Mecânica — Movimento Circular — Velocidade tangencial

Um disco de raio $R$ está girando com velocidade angular constante. Considere um ponto situado a uma distância $r

A)tangente a um círculo de raio $R$, com direção variável e módulo constante.

B)paralelo ao raio $r$, com direção variável e módulo constante.

C)tangente a um círculo de raio $r$, com direção variável e módulo constante.

D)paralelo ao raio $r$, com direção e módulo variáveis.

E)perpendicular ao raio $r$, com direção e módulo constantes.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

No movimento circular uniforme, o vetor velocidade é tangente à trajetória.

Como o ponto descreve uma circunferência de raio $r$:

$$v=\omega r.$$

Seu módulo é constante e sua direção muda continuamente.

Q04

Mecânica — Estática — Plano inclinado e polia

A Figura 1 mostra um plano com inclinação $\theta$. Sobre o plano inclinado, há um bloco de massa $M$ que está preso, em uma das extremidades, a um dinamômetro D. A outra extremidade está presa ao bloco de massa $m$, por meio de um fio que passa por uma polia. Despreze as massas da polia e as do fio, assim como o atrito entre o bloco de massa $M$ e o plano inclinado.

Bloco M em plano inclinado ligado a dinamômetro D e a massa suspensa m por uma polia — Figura 1

Sabendo que o sistema está em equilíbrio estático, assinale a alternativa que representa a força lida no dinamômetro.

A)$F=(M+m)g\sin\theta$

B)$F=Mg\sin\theta+mg$

C)$F=(M+m)g$

D)$F=mg\sin\theta+Mg$

E)$F=Mg\cos\theta+mg$

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

Para a massa suspensa em equilíbrio:

$$T=mg.$$

Sobre o bloco $M$, ao longo do plano, atuam para baixo $Mg\sin\theta$ e a tração $T$.

Logo, o dinamômetro deve exercer:

$$F=Mg\sin\theta+T.$$

$$F=Mg\sin\theta+mg.$$

Q05

Mecânica — Gravitação — Lei da gravitação universal

A magnitude da força gravitacional entre um satélite e a Terra é igual a $F$. Se a massa do satélite e a distância entre o satélite e o centro da Terra diminuírem pela metade, a magnitude da força gravitacional é:

A)$F$

B)$F/2$

C)$F/4$

D)$4F$

E)$2F$

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

Inicialmente:

$$F=G\frac{Mm}{r^2}.$$

Depois:

$$F'=G\frac{M(m/2)}{(r/2)^2}=G\frac{Mm/2}{r^2/4}=2F.$$

Q06

Mecânica — Hidrostática — Empuxo

O ato de içar um baú repleto de moedas de ouro do fundo do mar, com velocidade constante, é mais fácil enquanto ele estiver imerso. Com base nesta afirmação, assinale a alternativa correta:

A)A magnitude do peso do baú é menor enquanto ele estiver imerso.

B)A magnitude da força utilizada para içar o baú, enquanto ele estiver completamente imerso, é igual à soma das magnitudes do peso dele e do empuxo que atuam sobre ele.

C)A magnitude da força utilizada para içar o baú, enquanto ele estiver completamente imerso, é igual à diferença entre as magnitudes do seu peso e do empuxo que atuam sobre ele.

D)A magnitude do empuxo da água sobre o baú anula peso dele.

E)A densidade das moedas de ouro, no interior do baú, é menor dentro da água.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

Como o baú sobe com velocidade constante, a força resultante é nula:

$$F_{içar}+E=P.$$

Portanto:

$$F_{içar}=P-E.$$

Q07

Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Efeito Doppler

Analise as proposições relacionadas aos fenômenos ondulatórios.

A onda sonora é uma onda transversal que se propaga no vácuo com uma velocidade menor do que a velocidade da luz.
O efeito Doppler ocorrerá, em qualquer tipo de fenômeno ondulatório, sempre que a frequência aparente da onda, percebida pelo observador, for diferente da frequência real da onda emitida pela fonte.
Todas as ondas eletromagnéticas possuem a mesma frequência de oscilação, porém diferentes comprimentos de onda.

Assinale a alternativa correta:

A)Somente a afirmativa II é verdadeira.

B)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

C)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

D)Somente a afirmativa III é verdadeira.

E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

I — falsa. O som é uma onda mecânica e não se propaga no vácuo.

II — verdadeira. O efeito Doppler corresponde à diferença entre frequência observada e emitida devido ao movimento relativo.

III — falsa. O espectro eletromagnético contém diferentes frequências e comprimentos de onda.

Q08

Termologia — Transferência de Calor — Conceitos fundamentais

Assinale a alternativa incorreta a respeito dos conceitos de termologia ou de processos termodinâmicos, envolvendo transferências de energia entre dois corpos.

A)Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica e menor é a temperatura de ebulição da água.

B)Quando as moléculas de um meio material vibram, o calor é transmitido por condução.

C)A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre somente em meios fluidos.

D)A temperatura de um corpo é a medida da quantidade de calor contida nele.

E)A radiação é um processo de transferência de calor que, também, ocorre se os corpos estiverem no vácuo.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

A temperatura está associada ao estado térmico e à energia cinética média de agitação das partículas.

Ela não representa a quantidade de calor “contida” no corpo. Calor é energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura.

Q09

Termologia — Termodinâmica — Primeira e Segunda Leis

Considere as proposições relacionadas à Teoria da Termodinâmica.

Em uma expansão isotérmica de um gás ideal, todo calor absorvido é completamente convertido em trabalho.
Em uma expansão adiabática a densidade e a temperatura de um gás ideal diminuem.
A Primeira Lei da Termodinâmica refere-se ao Princípio de Conservação de Energia.
De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, uma máquina térmica que opera em ciclo jamais transformará calor integralmente em trabalho, se nenhuma mudança ocorrer no ambiente.

Assinale a alternativa correta:

A)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras.

C)Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.

D)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

As quatro afirmações são verdadeiras.

Na expansão isotérmica de gás ideal, $\Delta U=0$ e, portanto, $Q=W$.

Na expansão adiabática, $Q=0$; o gás realiza trabalho à custa da energia interna, reduzindo a temperatura, e o aumento de volume reduz a densidade.

A Primeira Lei expressa conservação de energia, e a Segunda Lei impede conversão integral de calor em trabalho em um ciclo sem outras mudanças.

Q10

Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb

A interação elétrica entre partículas eletricamente carregadas não necessita de contato entre as partículas, ou seja, ela pode ocorrer a distância. A interação ocorre por meio de campos elétricos, que dão origem a uma lei de força conhecida como Lei de Coulomb. A magnitude da força, que atua entre duas partículas eletricamente carregadas, depende apenas:

A)das cargas das partículas e da distância de separação entre elas.

B)da distância de separação entre elas e do meio em que estão imersas.

C)da carga de uma das partículas, da distância de separação entre elas e do meio em que estão imersas.

D)da carga de uma das partículas e da distância de separação entre elas.

E)das cargas das partículas, da distância de separação entre elas e do meio em que estão imersas.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

A lei de Coulomb pode ser escrita como:

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

Assim, a força depende das duas cargas, da distância entre elas e do meio, que determina o valor de $k$.

Q11

Eletromagnetismo — Força Magnética — Carga em campo magnético

Considere uma região do espaço onde exista somente um campo magnético uniforme e constante, cujas linhas de campo são lineares e paralelas entre si. Uma partícula eletricamente carregada penetra nesta região, com vetor velocidade paralelo às linhas do campo magnético. Com relação ao movimento da partícula, após penetrar na região do campo magnético, é correto afirmar que a partícula descreve um movimento:

A)retilíneo uniformemente variado, com a magnitude do vetor velocidade proporcional à magnitude do campo magnético.

B)retilíneo uniformemente variado, com a magnitude da aceleração proporcional à magnitude do campo magnético.

C)circular uniforme, com a magnitude da aceleração proporcional à magnitude do campo magnético.

D)retilíneo uniforme, com a magnitude do vetor velocidade permanecendo constante.

E)circular uniforme, com a magnitude da aceleração nula.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

A força magnética tem módulo:

$$F=qvB\sin\theta.$$

Como a velocidade é paralela ao campo, $\theta=0$ e:

$$F=0.$$

Sem força resultante, a partícula permanece em movimento retilíneo uniforme.

Q12

Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética — Lei de Faraday

O efeito da indução eletromagnética foi descoberto por Michael Faraday em 1831. Um anel de material condutor encontra-se imerso em um campo magnético, de forma que o fluxo do campo magnético que atravessa a área delimitada pelo anel seja diferente de zero.

Analise as proposições em relação ao efeito da indução eletromagnética.

A magnitude da força eletromotriz induzida no anel é proporcional à variação do fluxo magnético que atravessa a área delimitada pelo anel.
A magnitude da força eletromotriz induzida no anel depende apenas da magnitude do campo magnético que atravessa a área delimitada pelo anel.
O sentido da corrente elétrica induzida no anel independe da variação do fluxo magnético que atravessa a área delimitada pelo anel.
A magnitude da corrente elétrica induzida no anel depende do diâmetro do anel e da magnitude do campo magnético que atravessa a área delimitada pelo anel.

Assinale a alternativa correta:

A)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.

C)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.

D)Somente a afirmativa IV é verdadeira.

E)Somente a afirmativa I é verdadeira.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

I — considerada verdadeira pela prova. A lei de Faraday relaciona a força eletromotriz induzida à taxa de variação do fluxo magnético:

$$|\varepsilon|=\left|\frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t}\right|.$$

II — falsa. A fem não depende apenas do módulo de $B$, mas da variação do fluxo.

III — falsa. Pela lei de Lenz, o sentido da corrente depende justamente do sentido da variação do fluxo.

IV — gabarito da prova: verdadeira. Alterações geométricas no anel modificam a área e também sua resistência, afetando a corrente induzida; a intensidade do campo participa do fluxo magnético.

Q13

Óptica — Refração — Profundidade aparente

Em um dia de verão, um atleta decide mergulhar em uma piscina de profundidade igual a $H_p$. Antes de mergulhar, ele visualiza a piscina, avalia a profundidade e conclui que, aparentemente, ela é igual a $H_a$. Com base nesta observação, assinale a alternativa correta.

A)$H_a\leq H_p$, pois o índice de refração da água é menor do que o do ar.

B)$H_a\leq H_p$, pois o índice de refração da água é maior do que o do ar.

C)$H_a\geq H_p$, pois o índice de refração da água é maior do que o do ar.

D)$H_a\geq H_p$, pois o índice de refração da água é menor do que o do ar.

E)$H_a\leq H_p$, pois o índice de refração da água é igual ao do ar.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

Ao observar do ar um objeto imerso em água, os raios se afastam da normal ao emergir.

O fundo parece mais próximo da superfície do que realmente está.

Portanto:

$$H_a

e isso ocorre porque $n_{água}>n_{ar}$.

Q14

Física Moderna — Modelo Atômico — Bohr

Há 100 anos Niels Bohr propôs um modelo para a descrição do átomo de Hidrogênio. Bohr considerou um modelo planetário em que um elétron orbita um próton da mesma forma que a Terra orbita o Sol. No modelo atômico de Bohr, novos ingredientes físicos tiveram que ser considerados, entrando em cena a natureza quântica da matéria.

A respeito desses novos ingredientes, introduzidos no modelo atômico de Bohr, analise as proposições.

Os raios das possíveis órbitas do elétron ao redor do próton são quantizados, ou seja, assumem valores discretos.
O elétron, em suas possíveis órbitas ao redor do próton, pode assumir quaisquer valores de energias.
Ao passar de uma órbita com raio maior para uma órbita com raio menor, o elétron emite um fóton, ou seja, radiação eletromagnética na forma de luz.

Assinale a alternativa correta:

A)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

B)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

C)Somente a afirmativa II é verdadeira.

D)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito — UDESC 2013.2

Resolução

I — verdadeira. Os raios permitidos são discretos.

II — falsa. As energias também são quantizadas.

III — verdadeira. Ao passar para um nível de menor energia, o elétron emite um fóton com energia igual à diferença entre os níveis.