UDESC 2025.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Um carro percorre uma rotatória circular de raio $100\ \text{m}$. O motorista mantém uma velocidade constante de $72\ \text{km/h}$ durante todo o trajeto.

Analise as proposições com base na informação.

1. O módulo da aceleração centrípeta do carro é $4\ \text{m/s}^2$.
2. A direção da aceleração centrípeta é sempre radial, apontando para o centro da rotatória.
3. O vetor deslocamento do carro, ao completar uma volta completa na rotatória, tem magnitude igual a $200\ \text{m}$.
4. A força centrípeta responsável por manter o carro em movimento circular é proporcionada pela força de atrito entre os pneus e o asfalto.
5. O período para o carro completar uma volta completa, na rotatória, é de $10\ \text{s}$.

Assinale a alternativa correta.

Um bloco de massa $m=5\ \text{kg}$ está em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força horizontal de $F=20\ \text{N}$ é aplicada no bloco, e uma outra força de $10\ \text{N}$ é aplicada em sentido contrário ao movimento. Considere $g=10\ \text{m/s}^2$.

Com base nessas informações, analise e calcule as proposições.

1. A aceleração do bloco.
2. A força resultante atuando sobre o bloco.
3. Caso a força de $10\ \text{N}$ seja substituída por uma força de atrito, determine o coeficiente de atrito necessário para que o bloco se mova com velocidade constante.

Assinale a alternativa correta, respectivamente.

A Figura 1 mostra um Parafuso de Arquimedes. Uma fazenda utiliza um Parafuso de Arquimedes para transportar água de um rio para um reservatório, em um terreno mais elevado. O parafuso é girado, manualmente, por uma pessoa e a água é deslocada para cima, ao longo de um tubo helicoidal inclinado.

Analise as proposições sobre o Parafuso de Arquimedes.

1. O Parafuso de Arquimedes é um exemplo de máquina simples que converte movimento rotacional em movimento linear.
2. O Parafuso de Arquimedes é capaz de aumentar a eficiência de transporte de líquidos, utilizando uma inclinação suave.
3. A maior eficiência do Parafuso de Arquimedes acontece quando está inclinado a $90^\circ$.
4. A energia necessária para girar o Parafuso de Arquimedes depende apenas do peso da água e não do ângulo de inclinação.
5. O Parafuso de Arquimedes pode ser utilizado tanto para transportar líquidos quanto sólidos granulados, como grãos.

Assinale a alternativa correta.

Considere um astronauta em uma nave espacial no espaço profundo, longe de qualquer planeta ou estrela. Ele está flutuando no interior da nave e, em certo momento, decide empurrar uma caixa flutuante de massa menor que a dele.

Analise as proposições sobre a informação.

1. Quando o astronauta empurra a caixa, ele exerce uma força sobre a caixa. Mas a caixa também exerce uma força sobre o astronauta.
2. A caixa acelerará na mesma direção da força exercida pelo astronauta.
3. O astronauta, ao empurrar a caixa, não será acelerado, pois sua massa é maior que a da caixa.
4. Se o astronauta parar de aplicar força sobre a caixa, a caixa continuará se movendo com velocidade constante.
5. Se o astronauta parar de aplicar força sobre a caixa, a caixa irá parar imediatamente.

Assinale a alternativa correta.

A bolsa natatória é um órgão presente em muitos peixes, a qual lhes permite controlar a flutuabilidade. Ao alterar a quantidade de gás dentro da bolsa, o peixe pode ajustar a sua densidade em relação à água, facilitando sua subida, descida ou manutenção de profundidade.

Considere um peixe, em equilíbrio, submerso em água doce. Sua massa total é de $1{,}5\ \text{kg}$, e seu volume total (corporal + bolsa natatória) é de $1{,}5\ \text{L}$. A bolsa natatória, inicialmente, ocupa $0{,}1\ \text{L}$. Em certo momento, o peixe reduz o volume da bolsa pela metade.

Em relação à informação, analise as proposições.

1. A densidade inicial do peixe, com a bolsa natatória cheia, é $1{,}0\ \text{g/cm}^3$, o que lhe permite flutuar estaticamente, sem subir nem descer.
2. Após reduzir o volume da bolsa natatória, o volume total do peixe será $1{,}45\ \text{L}$, e sua nova densidade será $1{,}034\ \text{g/cm}^3$.
3. Após reduzir o volume da bolsa natatória, o peixe irá afundar.
4. Após reduzir o volume da bolsa natatória, o peixe irá subir.
5. A força de empuxo que o peixe recebe, quando a bolsa natatória está cheia, é $14{,}7\ \text{N}$.

Assinale a alternativa correta.

Duas esferas homogêneas A e B, de massas $m_A=5\ \text{kg}$ e $m_B=10\ \text{kg}$, estão dispostas ao longo de uma reta, com uma distância de $2\ \text{m}$ entre seus centros de massa. Em um determinado momento, uma terceira esfera C, de massa $m_C=1\ \text{kg}$, é colocada sobre a reta, exatamente no ponto médio entre as esferas A e B.

A força gravitacional resultante sobre a esfera C, devido às esferas A e B, é:

Um bloco de massa $m=2\ \text{kg}$ é comprimido contra uma mola ideal de constante elástica $k=200\ \text{N/m}$, comprimindo-a em $0{,}4\ \text{m}$. O bloco é liberado a partir do repouso e desliza sobre uma superfície horizontal. Ao longo do caminho, o bloco passa por uma região de $1{,}5\ \text{m}$, onde há atrito, com coeficiente de atrito cinético $\mu=0{,}1$. Após passar por essa região, o bloco move-se livremente sem atrito.

Assinale a alternativa que contém a velocidade do bloco após ele ter passado pela região com atrito.

Uma pequena esfera de massa $m=0{,}2\ \text{kg}$, presa a uma corda de comprimento $L=2\ \text{m}$, é liberada de uma altura $h$ tal que a corda fica tensionada ao longo do movimento. Quando a esfera atinge a posição mais baixa, ela passa a descrever um movimento circular vertical.

Analise as proposições com base na informação.

1. A tensão na corda é maior na posição mais baixa do movimento.
2. A aceleração centrípeta da esfera, ao passar pelo ponto mais baixo, aponta para o centro da trajetória circular.
3. A energia potencial gravitacional da esfera é máxima na posição mais baixa.
4. A força resultante no ponto mais baixo é a soma da força gravitacional e da força de tensão na corda.
5. A energia mecânica da esfera conserva-se ao longo do movimento.

Assinale a alternativa correta.

A energia potencial elétrica $U$ entre duas partículas em relação à distância $r$ que as separa está ilustrada no gráfico a seguir.

Considere duas partículas A e B com cargas $q_A=q_B=1\ \mu\text{C}$. A partícula A permanece fixa, enquanto a partícula B, com massa $m_B=2\ \text{kg}$, é liberada a uma distância da primeira de $0{,}25\ \text{m}$ e se desloca, exclusivamente, devido à força de interação elétrica entre as duas partículas. O gráfico apresenta a variação da energia potencial elétrica em função da distância. Quando a separação entre as partículas varia de $r=0{,}25\ \text{m}$ para $r=1{,}75\ \text{m}$, a velocidade da partícula B é:

Um carro elétrico utiliza uma bateria com capacidade de $60\ \text{kWh}$ para alimentar seu motor. O motor elétrico do carro tem uma potência de $100\ \text{kW}$, quando o carro está em movimento constante a uma velocidade de $100\ \text{km/h}$. Suponha que o carro utilize apenas $80\%$ da capacidade total da bateria, antes de precisar ser recarregada, assim, a autonomia deste carro elétrico (em quilômetros) para essa condição de operação é de:

Uma amostra de gás ideal está confinada em um cilindro com um pistão móvel, conforme Figura 2.

O gás realiza um processo termodinâmico em duas etapas.

Na primeira etapa, o gás recebe $500\ \text{J}$ de calor de uma fonte externa, mantendo-se a pressão constante. Como resultado, o volume do gás aumenta, e o trabalho realizado pelo gás sobre o pistão é de $200\ \text{J}$.

Na segunda etapa, o gás sofre uma compressão adiabática, de modo que todo o trabalho realizado sobre o gás durante a compressão é de $300\ \text{J}$.

Com base nas informações fornecidas, analise e calcule as proposições.

1. A variação de energia interna do gás ao final da primeira etapa.
2. A variação total de energia interna do gás após as duas etapas.
3. A quantidade total de calor trocada com o ambiente durante todo o processo, sequencialmente.

Assinale a alternativa que contém as quantidades solicitadas nas proposições, sequencialmente.

Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol, e atinge uma temperatura média de $167^\circ\text{C}$. No entanto, Vênus, que está mais longe do Sol, é o planeta mais quente do sistema solar, com uma temperatura média de $464^\circ\text{C}$. A razão para isso é a densa atmosfera de Vênus, rica em dióxido de carbono $(\text{CO}_2)$, que gera um efeito estufa extremo, aprisionando grandes quantidades de calor.

Da mesma forma, o efeito estufa na Terra tem sido intensificado por gases como $\text{CO}_2$ e metano $(\text{CH}_4)$, o que está contribuindo para o aquecimento global.

Entre 1971 e 2020, $90\%$ dos $380\times10^{21}\ \text{J}$ de energia adicional acumulada no planeta foram absorvidos pelos oceanos, enquanto o restante foi responsável por aquecer a atmosfera e derreter as geleiras.

Disponível em: www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-5/. Acesso em: 22 set. 2024.

Sabendo-se que a massa dos primeiros $1000\ \text{m}$ dos oceanos é de $1{,}4\times10^{21}\ \text{kg}$, o aumento médio da temperatura dos oceanos, nesse período, é de:

O Princípio da Incerteza de Heisenberg é um dos pilares da mecânica quântica, e afirma que existe uma limitação fundamental na precisão com que se pode conhecer, simultaneamente, certas propriedades de uma partícula, como sua posição e quantidade de movimento (momento linear).

Considere um elétron que se move em uma direção ao longo do eixo $x$, e analise as proposições.

1. Se $\Delta x$ for pequeno, $\Delta p_x$ deve ser grande.
2. O Princípio da Incerteza de Heisenberg afirma que é possível conhecer exatamente a posição e o momento de uma partícula ao mesmo tempo.
3. A incerteza no momento do elétron aumenta conforme tenta-se medir sua posição com maior precisão.
4. O Princípio da Incerteza está diretamente relacionado à natureza ondulatória da matéria.

Assinale a alternativa correta.

A capacidade de percepção de sons varia com a idade, conforme mostrado na tabela abaixo.

Disponível em: www.audiologyresearch.org/human-hearing-range. Acesso em: 23 set. 2024.

Considere uma caixa de som que emite uma onda sonora com comprimento de onda de $0{,}0243\ \text{m}$, e com base nos dados da tabela, analise as proposições.

1. O som está dentro da faixa audível que uma pessoa de 25 anos ouviria.
2. Uma pessoa de 50 anos ouviria o som, se a onda tivesse um comprimento de onda $50\%$ menor.
3. Uma pessoa de 40 anos ouviria o som emitido pela caixa.
4. Se o comprimento de onda fosse $25\%$ maior, a frequência correspondente estaria dentro da faixa audível para pessoas com mais de 30 anos.

Assinale a alternativa correta.