Vestibular 2024.1 · Caderno de Prova — Tarde · 03 de dezembro
Física — 14 questões oficiais com gabarito e resolução comentada.
Q01
Cinemática — Tempo de reação
Considere dois veículos A e B em movimento em uma rodovia na mesma direção e sentido. O veículo B está a uma certa distância da traseira do veículo A, e ambos estão a uma velocidade constante de 108 km/h. Nesta situação, o motorista do veículo A precisa frear o veículo bruscamente. Assumindo que o tempo de reação humana pode variar entre 150 e 450 milissegundos, a faixa de distância segura mínima que o motorista B deveria manter de A para poder ter tempo de frear e evitar a colisão é de:
A)1,5 a 4,5 metros
B)15 a 45 metros
C)4,5 a 13,5 metros
D)3,0 a 9,0 metros
E)45 a 135 metros
Gabarito — UDESC 2024.1
C
Resolução
A velocidade é:
$$108\ \text{km/h}=30\ \text{m/s}.$$
A distância percorrida durante o tempo de reação é $d=vt$.
Para $t=0{,}150\ \text{s}$:
$$d_{min}=30\cdot0{,}150=4{,}5\ \text{m}.$$
Para $t=0{,}450\ \text{s}$:
$$d_{max}=30\cdot0{,}450=13{,}5\ \text{m}.$$
Alternativa correta: C
Q02
Cinemática — Queda livre
Uma câmera de um prédio flagra a queda de um vaso de flores. Essa queda originou-se a partir de uma janela de um dos apartamentos em algum andar, acima do térreo. Nas imagens, é possível ver o objeto em queda livre, percorrer uma distância de 2 m em 0,1 s antes de atingir o solo. Considere que a distância entre as janelas de dois andares consecutivos é de 3 m e que a velocidade inicial do vaso é nula.
A partir dessas informações, o vaso de flores caiu do:
Os satélites A e B movem-se em órbitas circulares com velocidades constantes ao redor da Terra e em alturas fixas em relação ao solo. O satélite B está a uma altura menor que a do satélite A.
Analise as proposições abaixo.
I. O módulo da aceleração centrípeta de B é maior que o de A.
II. A velocidade radial de ambos os satélites é nula.
III. O módulo da velocidade do satélite B é maior que o de A.
IV. O tempo para o satélite B dar uma volta em torno da Terra é maior que o tempo de A.
V. A orientação da velocidade e a aceleração de ambos os satélites mudam ao longo do movimento.
Assinale a alternativa correta.
A)Todas as afirmativas são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas III e V são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
E)Somente as afirmativas I, II, III e V são verdadeiras.
II ✓ Em órbita circular, a componente radial da velocidade é nula.
III ✓
IV ✗ O satélite mais próximo tem menor período orbital.
V ✓ As direções dos vetores velocidade e aceleração mudam continuamente.
Alternativa correta: E
Q04
Dinâmica — Atrito estático em plano inclinado
Na Figura 1, tem-se um bloco de massa $m$ sobre um plano inclinado com atrito, cujo ângulo $\theta$ com a superfície horizontal pode ser variado. Suponhamos que se queira medir o coeficiente de atrito estático $\mu_e$ entre o bloco e a superfície. Variando o ângulo $\theta$, observa-se que, a partir de um certo ângulo de inclinação $\theta_e$, o bloco começa a deslizar.
Figura 1 — questão 04img/2024-1/udesc-2024-1-q04_fig1.webp
Assinale a alternativa que corresponda ao valor do coeficiente de atrito estático $\mu_e$.
A)$\tan\theta_e$
B)$\cot\theta_e$
C)$\sec\theta_e$
D)$\csc\theta_e$
E)$\cos\theta_e$
Gabarito — UDESC 2024.1
A
Resolução
No limite de deslizamento:
$$mg\sen\theta_e=f_{e,max}=\mu_eN.$$
Como:
$$N=mg\cos\theta_e,$$
temos:
$$mg\sen\theta_e=\mu_emg\cos\theta_e.$$
Logo:
$$\mu_e=\tan\theta_e.$$
Alternativa correta: A
Q05
Hidrostática — Empuxo e mola
A Figura 2 ilustra um bloco de massa $m$ suspenso por uma mola de constante elástica $k$. Este bloco está com metade do seu volume imerso em um líquido de densidade $d$.
Figura 2 — questão 05img/2024-1/udesc-2024-1-q05_fig1.webp
Assinale a alternativa que corresponde à deformação $x$ da mola.
A)$\dfrac{mg-dVg}{k}$
B)$\dfrac{mg-2dVg}{k}$
C)$\dfrac{2mg+dVg}{2k}$
D)$\dfrac{mg+dVg}{k}$
E)$\dfrac{2mg-dVg}{2k}$
Gabarito — UDESC 2024.1
E
Resolução
No equilíbrio:
$$kx+E=mg.$$
Como metade do volume está imersa:
$$E=dg\frac{V}{2}.$$
Portanto:
$$kx+\frac{dVg}{2}=mg.$$
$$x=\frac{2mg-dVg}{2k}.$$
Alternativa correta: E
Q06
Quantidade de movimento — Explosão
Um foguete é lançado ao espaço em uma certa velocidade. Para ganhar mais propulsão, o módulo traseiro dele provoca uma explosão controlada a fim de propulsionar a parte dianteira do foguete. Nessa explosão, a velocidade do módulo traseiro anula-se. Considere que a massa do módulo traseiro corresponde a um quinto da massa da parte dianteira.
O aumento percentual da velocidade da parte dianteira do foguete é:
A)25%
B)20%
C)50%
D)75%
E)10%
Gabarito — UDESC 2024.1
B
Resolução
Se $M$ é a massa da parte dianteira, a massa traseira vale $M/5$.
Antes da explosão:
$$p_i=\left(M+\frac M5\right)v=\frac65Mv.$$
Depois, o módulo traseiro fica em repouso:
$$p_f=Mv'.$$
Conservando a quantidade de movimento:
$$Mv'=\frac65Mv\Rightarrow v'=1{,}2v.$$
O aumento percentual é de 20%.
Alternativa correta: B
Q07
Eletrostática — Eletrização por contato
Considere três condutores A, B e C idênticos e com as mesmas dimensões. O condutor A é eletrizado com uma carga positiva $+Q$, o condutor B é eletricamente neutro e o condutor C é eletrizado com uma carga negativa $-Q$. Primeiro, colocou-se em contato os condutores A e B. Em seguida, colocou-se em contato os condutores B e C.
Pode-se afirmar que a carga final de A, B e C são respectivamente:
A)$Q/2,\ Q/4$ e $-Q/4$
B)$Q/2,\ -Q/2$ e $0$
C)$Q/2,\ 0$ e $-Q/2$
D)$0,\ 0$ e $0$
E)$Q/2,\ -Q/4$ e $-Q/4$
Gabarito — UDESC 2024.1
E
Resolução
No primeiro contato, A e B dividem igualmente a carga total $Q$:
$$Q_A=Q_B=\frac Q2.$$
No segundo contato, B e C possuem carga total:
$$\frac Q2-Q=-\frac Q2.$$
Como são idênticos:
$$Q_B=Q_C=-\frac Q4.$$
A permanece com $Q/2$.
Alternativa correta: E
Q08
Eletrodinâmica — Analogia hidráulica
Frequentemente, uma analogia entre fluxo de elétrons e fluxo de água pode ser feita. Considere dois reservatórios de água A e B em diferentes alturas, conectados por uma tubulação, que permite a passagem de água de um reservatório para o outro, como ilustra a Figura 3. Essa tubulação é constituída por dois canos de diâmetros diferentes conectados por um redutor. Portanto, um cano de um certo diâmetro está conectado ao reservatório A, enquanto um outro cano de menor diâmetro chega ao reservatório B, e, entre esses canos tem-se o redutor que permite a conexão entre eles.
Figura 3 — questão 08img/2024-1/udesc-2024-1-q08_fig1.webp
Nesse contexto, os conceitos de tensão, corrente e resistência elétricas são melhores representados por:
A)volume dos reservatórios, redutor e fluxo de água dentro do cano.
B)diferença de altura entre os reservatórios, redutor e fluxo de água dentro do cano.
C)volume dos reservatórios, fluxo de água dentro do cano e redutor.
D)diferença de altura entre os reservatórios, fluxo de água dentro do cano e redutor.
E)volume dos reservatórios, diferença de altura entre os reservatórios e redutor.
Gabarito — UDESC 2024.1
D
Resolução
Na analogia hidráulica:
• tensão elétrica ↔ diferença de altura/pressão;
• corrente elétrica ↔ fluxo de água;
• resistência elétrica ↔ redutor da tubulação.
Alternativa correta: D
Q09
Eletrodinâmica — Associação de resistores
Na Figura 4 tem-se um circuito com três resistores $R_1$, $R_2$ e $R_3$ idênticos e a força eletromotriz do circuito vale $E$. Considere que a corrente que passa por $R_1$ é igual a $i_f$ com a chave C fechada. Agora, com a chave C aberta, a nova corrente que passa por $R_1$ é igual a $i_a$.
Figura 4 — questão 09img/2024-1/udesc-2024-1-q09_fig1.webp
Assinale a alternativa que contém a razão $i_a/i_f$.
A)$2/3$
B)$4/3$
C)$3/2$
D)$3/4$
E)1
Gabarito — UDESC 2024.1
D
Resolução
Com a chave fechada, $R_2$ e $R_3$ ficam em paralelo:
$$R_{23}=\frac R2.$$
Em série com $R_1$:
$$R_f=R+\frac R2=\frac{3R}{2}.$$
Logo:
$$i_f=\frac{E}{3R/2}=\frac{2E}{3R}.$$
Com a chave aberta, restam $R_1$ e $R_3$ em série:
Considere uma partícula carregada solta a partir do repouso em uma região onde existem um campo elétrico e um magnético, ambos uniformes e perpendiculares entre eles.
Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória dessa partícula.
A)parábola
B)elipse
C)cicloide
D)hélice
E)linha reta
Gabarito — UDESC 2024.1
C
Resolução
Inicialmente, o campo elétrico acelera a partícula. À medida que ela ganha velocidade, passa a atuar também a força magnética:
$$\vec F_B=q\vec v\times\vec B.$$
Para campos uniformes e perpendiculares, com a partícula inicialmente em repouso, a combinação das forças produz uma trajetória cicloidal.
Alternativa correta: C
Q11
Termodinâmica — Diagrama de fases
A Figura 5, abaixo, representa o diagrama de fases de uma certa substância.
Figura 5 — questão 11img/2024-1/udesc-2024-1-q11_fig1.webp
Analise as proposições abaixo.
I. A região A do gráfico corresponde à fase sólida.
II. A região B do gráfico corresponde à fase líquida.
III. A região C do gráfico corresponde à fase gasosa.
IV. A curva que separa A e B corresponde à curva de coexistência entre as fases sólida e líquida.
V. O ponto de encontro das três curvas entre A, B e C é chamado ponto triplo.
Assinale a alternativa correta.
A)Somente as afirmativas I, IV e V são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I e V são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.
Gabarito — UDESC 2024.1
B
Resolução
Pela disposição das regiões na Figura 5:
I ✓ A região A corresponde ao sólido.
II ✗ A região B corresponde ao gás.
III ✗ A região C corresponde ao líquido.
IV ✗ A fronteira A–B é de coexistência sólido–gás.
V ✓ O encontro das três curvas é o ponto triplo.
Alternativa correta: B
Q12
Calorimetria — Aquecimento e mudança de fase
Durante uma atividade física intensa, um atleta consegue perder calor para o ambiente em uma razão de 10 kcal/min.
Uma fonte de calor que fornecesse essa quantidade de calor, continuamente, para 1 L de água a 20°C levaria para fervê-la completamente:
Dado: Considere que a densidade da água é 1 g/mL, o calor latente da água é 80 cal/g e o calor específico da água é 1 cal/g°C.
I. As ondas de rádio, as ondas de micro-ondas, as radiações de infravermelho e ultravioleta assim como os raios-X são exemplos de ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos de onda.
II. Em meios homogêneos e transparentes, a luz propaga-se em linha reta e dois feixes de luz podem se cruzar sem que um altere a propagação do outro.
III. A luz propagando-se dentro de uma fibra ótica e o fenômeno da miragem podem ser explicados pelos conceitos óticos de reflexão total e ângulo limite.
IV. Ano-luz é uma medida de distância, frequentemente, usada na Astronomia para determinar a distância de corpos celestes.
V. A lente para corrigir miopia é uma lente divergente e faz com que os olhos do míope aparentem serem menores do que são, e para corrigir hipermetropia a lente apropriada é uma lente convergente, que faz com que os olhos do hipermétrope aparentem serem maiores do que realmente são.
Assinale a alternativa correta.
A)Todas as afirmativas são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I, II, III e IV são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas I, II, IV e V são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas II, III, IV e V são verdadeiras.
E)Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.
Gabarito — UDESC 2024.1
A
Resolução
I ✓ Rádio, micro-ondas, infravermelho, ultravioleta e raios X são ondas eletromagnéticas.
II ✓ Em meio homogêneo e transparente vale a propagação retilínea, e feixes podem se cruzar sem alterar permanentemente um ao outro.
III ✓ Fibras ópticas envolvem reflexão total; miragens podem ser explicadas por refração contínua e, nas condições adequadas, reflexão total.
IV ✓ Ano-luz é unidade de distância.
V ✓ Miopia é corrigida com lente divergente; hipermetropia, com lente convergente.
Alternativa correta: A
Q14
Física moderna — Conceitos fundamentais
Considere as seguintes afirmações sobre física moderna.
I. No efeito fotoelétrico, a radiação é descrita por pequenas quantidades discretas chamadas fótons.
II. Quando a luz interage com a matéria comporta-se como uma onda, enquanto ela se propaga como uma partícula.
III. No modelo do átomo de Bohr, o momento angular do elétron é quantizado.
IV. O princípio da incerteza afirma que não se pode obter a mesma precisão ao medir a posição de uma partícula e o seu momento linear.
V. Na teoria da relatividade, é postulado que a velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais inerciais.
Assinale a alternativa correta.
A)Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras.
B)Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras.
C)Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.
D)Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.
E)Todas as afirmativas são verdadeiras.
Gabarito — UDESC 2024.1
B
Resolução
I ✓ No efeito fotoelétrico, a energia luminosa é tratada em quanta, os fótons.
II ✗ A afirmação inverte os aspectos da dualidade onda-partícula.
III ✓ No modelo de Bohr, o momento angular é quantizado.
IV ✗ O princípio da incerteza estabelece uma limitação conjunta:
$$\Delta x\,\Delta p\geq\frac{\hbar}{2},$$
e não simplesmente que seja impossível obter “a mesma precisão” nas duas medidas.
V ✓ A invariância da velocidade da luz no vácuo para referenciais inerciais é um postulado da Relatividade Restrita.
