Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
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UDESC 2014.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade do Estado de Santa Catarina

Vestibular 2014.2 · Prova da tarde · Física (Q01-Q14)

Q01
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo

Considere o lançamento de um projétil de massa $m$ e velocidade inicial $\vec v_0$, fazendo um ângulo $\theta$ com a horizontal, conforme mostra a Figura 1.

Com relação ao movimento desse projétil, analise as proposições.

  1. Na direção vertical, o projétil apresenta uma velocidade constante.
  2. Na direção horizontal, o projétil está sujeito à aceleração gravitacional $\vec g$.
  3. Na vertical, o projétil apresenta um movimento retilíneo uniformemente variado.
  4. Na horizontal, o projétil apresenta um movimento retilíneo uniforme.

Assinale a alternativa correta.

Lançamento oblíquo: figura original da questão 1, UDESC 2014.2
Questão 01 — figura original
A)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

C
Resolução

Desprezando a resistência do ar, a única aceleração é a gravitacional, vertical para baixo.

$$a_x=0$$

$$v_x=v_0\cos\theta$$

$$a_y=-g$$

$$v_y=v_0\sin\theta-gt$$

A componente horizontal é uniforme, enquanto a vertical é uniformemente variada. Logo, III e IV são verdadeiras.

Alternativa correta: C.

Q02
Termologia — Calorimetria — Fusão e equilíbrio térmico

Um atleta, ao final de uma partida de futebol, deseja tomar água gelada. Para satisfazer sua vontade, o atleta coloca 100g de gelo em sua garrafa térmica que contém 450g de água à temperatura de 20°C. Sabendo que o gelo se funde e está a uma temperatura de 0°C, a temperatura final atingida pela água, na situação de equilíbrio térmico, é:

A)$2{,}0°C$
B)$34°C$
C)$2{,}5°C$
D)$1{,}5°C$
E)$16°C$

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

A
Resolução

Do formulário, $L_f=80\,cal/g$ e $c=1\,cal/(g\cdot °C)$. O calor disponível ao resfriar a água até $0°C$ é:

$$Q_{\rm disponivel}=450\cdot1\cdot20$$

$$Q_{\rm disponivel}=9000\,cal$$

A fusão completa do gelo exige:

$$Q_{\rm fusao}=100\cdot80$$

$$Q_{\rm fusao}=8000\,cal$$

Como há calor suficiente, todo o gelo funde. O saldo aquece 550 g de água:

$$550\cdot1\cdot T_f=9000-8000$$

$$T_f=\frac{1000}{550}$$

$$T_f\approx1{,}82°C$$

A alternativa disponível é o valor aproximado de $2{,}0°C$.

Alternativa correta: A.

Q03
Mecânica — Gravitação — Queda e peso

Com relação à queda livre dos corpos próximos à superfície da Terra, analise as proposições.

  1. Todos os corpos estão submetidos a uma aceleração gravitacional, cuja magnitude é dada por $|\vec g|$.
  2. No vácuo, todos os corpos têm o mesmo tempo de queda.
  3. O peso do corpo é proporcional à sua massa.
  4. A aceleração da gravidade é proporcional à massa dos corpos.

Assinale a alternativa correta.

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

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

C
Resolução

Perto da superfície terrestre e no mesmo local, a aceleração é aproximadamente $g=10\,m/s^2$, independentemente da massa do corpo.

$$P=mg$$

Portanto, I e III são verdadeiras, e IV é falsa. II é considerada verdadeira na comparação usual: corpos abandonados da mesma altura e com a mesma velocidade inicial no vácuo.

$$t=\sqrt{\frac{2H}{g}}$$

A igualdade dos tempos depende dessas condições iniciais. Assim, a interpretação pretendida reúne I, II e III.

Alternativa correta: C.

Q04
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia potencial gravitacional

Analise as proposições em relação à informação: duas esferas sólidas, uma de massa m1 = m e outra de massa m2 = 2m, estão em repouso a uma altura H do solo.

  1. Os trabalhos realizados para deslocar as duas esferas do solo até a altura H são iguais.
  2. A energia potencial das duas esferas é igual.
  3. A energia potencial da esfera 2 é o dobro da energia potencial da esfera 1.
  4. Nada se pode afirmar sobre a energia cinética das duas esferas.

Assinale a alternativa correta.

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

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

B
Resolução

Adotando o solo como referência:

$$U_1=mgH$$

$$U_2=2mgH$$

$$U_2=2U_1$$

Na elevação sem variação de energia cinética, os trabalhos externos contra a gravidade também diferem nessa proporção. Como as esferas estão em repouso:

$$K_1=K_2$$

$$K_1=0$$

Somente III é verdadeira.

Alternativa correta: B.

Q05
Mecânica — Hidrostática — Prensa hidráulica

Considere a prensa hidráulica constituída por dois êmbolos móveis e um fluido incompressível, na situação de equilíbrio, conforme ilustra a Figura 2.

Analise as proposições abaixo.

  1. A pressão no êmbolo A, devido à força $\vec f$, é menor que a pressão no êmbolo B devido à força $\vec F$.
  2. A pressão no êmbolo A, devido à força $\vec f$, é igual à pressão no êmbolo B devido à força $\vec F$.
  3. Considerando a área do êmbolo B igual a 4 vezes a área do êmbolo A, tem-se que F é 4 vezes menor que f.
  4. Considerando a área do êmbolo A igual à metade da área do êmbolo B, tem-se que F é o dobro de f.

Assinale a alternativa correta.

Prensa hidráulica: figura original da questão 5, UDESC 2014.2
Questão 05 — figura original
A)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
E)Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

E
Resolução

No modelo da prensa ideal e na situação desenhada:

$$\frac f{A_A}=\frac F{A_B}$$

$$F=f\frac{A_B}{A_A}$$

Assim, I é falsa e II é verdadeira. Se a área maior é quatro vezes a menor:

$$A_B=4A_A$$

$$F=4f$$

III inverte essa relação. Se a área de A é metade da de B:

$$A_B=2A_A$$

$$F=2f$$

Portanto, II e IV são verdadeiras.

Alternativa correta: E.

Q06
Óptica — Óptica Geométrica — Imagens em lentes

Com relação às lentes convergentes e às divergentes, analise as proposições.

  1. Para lentes divergentes, a imagem de um objeto é sempre virtual, direita e menor.
  2. Para uma lente convergente, um objeto localizado entre o foco e o centro da lente, a imagem é virtual, direita e maior.
  3. Para uma lente divergente, um objeto localizado entre o centro de curvatura e o foco, a imagem é real, invertida e maior.
  4. Para lentes convergentes, a imagem de um objeto é sempre real, direita e maior.

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 II e III são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras.
E)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

E
Resolução

Para um objeto real diante de uma lente divergente, a imagem é virtual, direita e menor: I é verdadeira.

Uma lente convergente com objeto entre a lente e o foco produz imagem virtual, direita e ampliada: II é verdadeira.

III é falsa porque atribui imagem real ampliada à lente divergente para objeto real. IV é falsa porque a lente convergente não produz sempre o mesmo tipo de imagem. Logo, somente I e II são verdadeiras.

Alternativa correta: E.

Q07
Eletricidade — Eletromagnetismo — Indução e ondas eletromagnéticas

Analise as proposições em relação aos fenômenos eletromagnéticos.

  1. A variação do fluxo magnético, em determinada região do espaço, provoca o aparecimento de um campo elétrico nessa mesma região.
  2. Uma das características fundamentais das ondas eletromagnéticas, como de todo o movimento ondulatório, é o transporte de energia.
  3. No vácuo, as radiações eletromagnéticas, tais como ondas de rádio, raios X e raios gama, têm o mesmo comprimento de onda.

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 II são verdadeiras.
D)Somente a afirmativa II é verdadeira.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

C
Resolução

I expressa a indução de campo elétrico associada à variação do fluxo magnético. II é verdadeira: ondas eletromagnéticas transportam energia.

$$c=\lambda f$$

No vácuo, rádio, raios X e raios gama têm a mesma velocidade, mas frequências e comprimentos de onda diferentes. Portanto, III é falsa e I e II são verdadeiras.

Alternativa correta: C.

Q08
Termologia — Termodinâmica — Primeira lei em caminhos diferentes

O diagrama pV, representado na Figura 3, retrata diferentes processos termodinâmicos. Nos processos ACD e ABD são fornecidos 600 J e 450 J de energia na forma de calor ao sistema, respectivamente. Com base nas informações e no diagrama acima, analise as proposições.

  1. A variação da energia interna do processo ACD é maior que a variação da energia interna do processo ABD.
  2. A variação da energia interna é igual nos processos ACD e ABD e é equivalente a 350 J.
  3. O trabalho realizado no processo CD é maior que o trabalho realizado em AB.

Assinale a alternativa correta.

Primeira lei em caminhos diferentes: figura original da questão 8, UDESC 2014.2
Questão 08 — figura original
A)Somente a afirmativa I é verdadeira.
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 preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

B
Resolução

Os trechos verticais são isovolumétricos e não realizam trabalho. Na expansão superior:

$$W_{CD}=5\times10^4(6-1)\times10^{-3}$$

$$W_{CD}=250\,J$$

Na expansão inferior:

$$W_{AB}=2\times10^4(6-1)\times10^{-3}$$

$$W_{AB}=100\,J$$

Pela primeira lei, com trabalho realizado pelo gás positivo:

$$\Delta U_{ACD}=600-250$$

$$\Delta U_{ACD}=350\,J$$

$$\Delta U_{ABD}=450-100$$

$$\Delta U_{ABD}=350\,J$$

A variação é a mesma, e o trabalho em CD supera o de AB. Portanto, II e III são verdadeiras.

Alternativa correta: B.

Q09
Física Moderna — Radiação — Espectro solar e fótons

Analise as proposições sobre o espectro de emissão de radiação do Sol.

  1. O Sol emite radiação com diferentes frequências, abrangendo um espectro composto por radiações infravermelha, visível e ultravioleta.
  2. A energia da radiação emitida é proporcional a sua frequência, isto é, quanto maior a frequência da radiação maior será a sua energia.
  3. A intensidade da radiação é igual para todas as frequências do espectro de emissão de radiação do Sol, pois, sua magnitude está associada ao inverso do quadrado do raio médio solar.
  4. A radiação solar que atinge a Terra é caracterizada como monocromática.

Assinale a alternativa correta.

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

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

B
Resolução

I é verdadeira: a emissão solar abrange infravermelho, visível e ultravioleta. Para cada fóton:

$$E_\gamma=hf$$

Na interpretação quântica de II, maior frequência significa maior energia por fóton. III é falsa porque a intensidade varia com a frequência; a diluição geométrica com a distância não torna o espectro uniforme. IV é falsa porque a radiação solar é policromática. Logo, I e II são verdadeiras.

Alternativa correta: B.

Q10
Física Moderna — Relatividade — Postulados e limite de velocidade

Com base na teoria da relatividade restrita, proposta por Albert Einstein, é correto afirmar que:

A)As leis da Física não são as mesmas para quaisquer observadores situados em referenciais inerciais.
B)Independentemente da velocidade da fonte luminosa ou do referencial, a velocidade de propagação da luz no vácuo é constante e igual a $c=3\times10^8\,m/s$. Portanto, conclui-se que a velocidade da luz é constante e igual a c em qualquer meio de propagação.
C)Pelo princípio da simultaneidade conclui-se que dois observadores em movimento relativo farão observações contraditórias sobre um mesmo evento. Isso implica que um deles sempre estará errado e que se deve eleger, inicialmente, um referencial absoluto.
D)A velocidade da luz no vácuo é uma velocidade limite, não podendo ser superada por nenhuma entidade capaz de transportar energia ou informação.
E)Para descrever os eventos relativísticos um observador deverá utilizar sempre quatro coordenadas, duas espaciais e duas temporais.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

D
Resolução

As leis físicas são as mesmas nos referenciais inerciais. A velocidade da luz no vácuo é c, independentemente da fonte; em meios materiais, a velocidade pode ser menor.

A relatividade da simultaneidade não privilegia um observador absoluto. Para localizar um evento, usamos três coordenadas espaciais e uma temporal.

A afirmação válida é a que identifica c como limite para a transmissão causal de energia e informação.

Alternativa correta: D.

Q11
Ondulatória — Ondas — Superposição de pulsos

Em uma corda, dois pulsos de onda se propagam em sentidos opostos, conforme mostra a Figura 4. Assinale a alternativa que representa corretamente a propagação dos pulsos de onda, nos seguintes momentos: antes da interferência (I), durante a interferência (II) e após a interferência (III), respectivamente.

Superposição de pulsos: figura original da questão 11, UDESC 2014.2
Questão 11 — figura original
A)Alternativa A: Pulsos positivos: aproximação, soma construtiva e afastamento.
B)Alternativa B: Pulso negativo durante e após a sobreposição.
C)Alternativa C: Cancelamento seguido por pulsos de sinais opostos.
D)Alternativa D: Soma construtiva, mas ambos seguem para a esquerda.
E)Alternativa E: Cancelamento de dois pulsos positivos.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

A
Resolução

Os dois pulsos iniciais apontam para cima e se aproximam. Pelo princípio da superposição:

$$y=y_1+y_2$$

Quando coincidem, as amplitudes se somam e formam um pulso maior para cima. Depois do encontro, os pulsos originais reaparecem com a mesma forma e se afastam, mantendo seus sentidos de propagação.

O esquema correto mostra aproximação, interferência construtiva e afastamento.

Alternativa correta: A.

Q12
Eletricidade — Eletrostática — Condutores e equipotenciais

Analise as proposições a respeito da eletrostática.

  1. A intensidade das interações elétricas de uma partícula depende de sua carga elétrica, que pode ser positiva, negativa ou neutra.
  2. O potencial elétrico é uma grandeza escalar, enquanto o campo elétrico é uma grandeza vetorial.
  3. O campo elétrico no interior de um condutor carregado que atingiu o equilíbrio eletrostático é nulo, enquanto o potencial elétrico tem um valor constante.
  4. As superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de força em cada ponto do campo elétrico.

Assinale a alternativa correta.

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

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

A
Resolução

II é verdadeira: potencial é escalar e campo elétrico é vetorial. Em equilíbrio eletrostático, no interior do material condutor:

$$\vec E=0$$

O potencial é constante no condutor, confirmando III. Onde o campo é não nulo, ele é perpendicular às superfícies equipotenciais:

$$\vec E=-\nabla V$$

IV é verdadeira. I é rejeitada pela banca pela redação: neutralidade significa carga resultante nula, e não um terceiro sinal de carga. Um corpo neutro ainda pode interagir eletricamente por polarização; essa ressalva evita interpretar neutralidade como ausência de qualquer interação. Portanto, II, III e IV são as proposições aceitas.

Alternativa correta: A.

Q13
Eletricidade — Eletrodinâmica — Circuitos e capacitores

Assinale a alternativa incorreta em relação aos circuitos elétricos.

A)A soma algébrica das variações de potencial elétrico em uma malha é nula.
B)Resistores são utilizados para limitar a intensidade da corrente elétrica.
C)A soma algébrica da intensidade das correntes elétricas em um nó é nula.
D)Capacitores produzem e armazenam carga elétrica.
E)Um resistor ôhmico é caracterizado por apresentar resistência elétrica constante, mesmo variando-se a tensão nele aplicada.

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

D
Resolução

Em circuitos concentrados no regime usual, as leis de Kirchhoff expressam o balanço de tensões nas malhas e de correntes nos nós. Resistores limitam corrente e, sob condições físicas constantes, um resistor ôhmico mantém a razão entre tensão e corrente.

O capacitor separa cargas em suas armaduras:

$$Q=CU$$

Ele armazena energia no campo elétrico:

$$U=\frac12CU^2$$

A afirmação incorreta é a que diz que capacitores produzem carga elétrica.

Alternativa correta: D.

Q14
Eletricidade — Eletromagnetismo — Força eletromotriz de movimento

Considere um condutor retilíneo de comprimento L = 15 cm, movendo-se com velocidade constante igual a 20 m/s, dirigida perpendicularmente às linhas de um campo magnético uniforme, cuja magnitude é B = 0,60 T. O valor da força eletromotriz induzida nas extremidades do condutor é igual a:

A)$\varepsilon=0{,}90\,V$
B)$\varepsilon=18\,V$
C)$\varepsilon=1{,}8\,V$
D)$\varepsilon=1{,}8\times10^{-2}\,V$
E)$\varepsilon=0{,}18\,V$

Gabarito preliminar da UDESC — UDESC 2014.2

C
Resolução

Na orientação usual pressuposta, com a haste na direção de velocidade cruzada com campo:

$$\varepsilon=BLv$$

$$L=0{,}15\,m$$

$$\varepsilon=0{,}60\cdot0{,}15\cdot20$$

$$\varepsilon=1{,}8\,V$$

Se a haste tivesse outra orientação, seria necessária a componente apropriada do produto vetorial; o enunciado pressupõe a configuração que fornece BLv.

Alternativa correta: C.

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