UFSC 2016 — Questões de Física comentadas — Método TEF

As investigações de Galileu (século XVI) sobre o movimento de queda livre foram um marco para o desenvolvimento da ciência moderna, pois contribuíram para suplantar a Ciência Física medieval, até então orientada amplamente pelo pensamento do filósofo grego Aristóteles (século VI a.C.). Sobre Galileu e suas contribuições para a ciência, é CORRETO afirmar que:

• 01considerava que a matemática e os procedimentos experimentais eram importantes para o desenvolvimento de uma teoria sobre o movimento.
• 02alegava que os corpos pesados caíam mais depressa que os leves.
• 04defendia que o Sol e os planetas se moviam em torno da Terra.
• 08inventou o telescópio com o objetivo de observar as Luas de Júpiter.
• 16propôs experiências de pensamento que continham argumentos similares àqueles posteriormente presentes na Lei da Inércia de Newton.
• 32foi o primeiro a declarar que todas as substâncias existentes na Terra eram formadas a partir dos elementos água, fogo, terra e ar.

Um professor de Física realiza um experimento sobre dinâmica para mostrar aos seus alunos. Ele puxa um bloco de 400 kg a partir do repouso, aplicando sobre a corda uma força constante de 350 N, como mostra a figura abaixo. O sistema é constituído por fios inextensíveis e duas roldanas, todos de massa desprezível. Existe atrito entre a superfície horizontal e o bloco. Os coeficientes de atrito estático e de atrito cinético são 0,30 e 0,25, respectivamente. Com base no que foi exposto, é CORRETO afirmar que:

• 01a força de tração no fio ligado ao bloco é de 1400 N.
• 02o bloco adquire uma aceleração de 2,0 m/s2.
• 04apenas três forças atuam sobre o bloco: o peso, a força de atrito e a tração.
• 08a força resultante sobre o bloco é de 400 N.
• 16a força mínima que o professor deve aplicar sobre a corda para movimentar o bloco é de 290 N.

Pilotos amadores fizeram uma corrida de automóveis em uma pista improvisada de 1400 m. Cada automóvel foi numerado de 1 a 8 e largou na posição mostrada na figura abaixo. O gráfico a seguir representa a velocidade em função do tempo de um dos automóveis, em sua primeira volta na pista, desde sua largada até alcançar a linha de chegada. Com base na figura e nos dados acima, é CORRETO afirmar que o gráfico:

• 01pertence ou ao automóvel de número 5 ou ao automóvel de número 6.
• 02mostra que no intervalo de 10 s até 18 s o automóvel esteve em Movimento Retilíneo e Uniforme.
• 04indica que o automóvel possui aceleração de mesmo módulo nos instantes 20 s e 50 s.
• 08pertence ou ao automóvel de número 7 ou ao automóvel de número 8.
• 16aponta que o automóvel esteve em repouso quatro vezes.

Quer subir de elevador até o espaço? Apesar de esta ideia já ter surgido há mais de 100 anos, um avanço em nanotecnologia pode significar que iremos de elevador até o espaço com um cabo feito de diamante ou de carbono. A empresa japonesa de construção Obayashi investiga a viabilidade de um elevador espacial, visando a uma estação espacial ligada ao equador por um cabo de 96000 quilômetros feito de nanotecnologia de carbono, conforme a figura abaixo. A estação espacial orbitaria a Terra numa posição geoestacionária e carros robóticos com motores magnéticos levariam sete dias para alcançar a estação espacial, transportando carga e pessoas até o espaço por uma fração dos custos atuais. Disponível em: <http://ovnihoje.com/2014/10/14/elevador-cosmico-pode-alcancar-o-espaco-em-cabos-feitos-de-diamante/>. [Adaptado]. Acesso em: 29 jul. 2015. Considerando que, fisicamente, seja possível a implementação desse elevador espacial, é CORRETO afirmar que:

• 01a estação espacial japonesa deve possuir movimento circular ao redor da Terra com velocidade linear igual à velocidade linear de rotação da superfície da Terra.
• 02as pessoas que visitarem a estação espacial poderão flutuar no seu interior porque lá não haverá atração gravitacional.
• 04a velocidade angular da estação espacial deve ser igual à velocidade angular de rotação da Terra.
• 08um carro robótico terá, no trajeto da Terra até a estação espacial, vetor velocidade constante.
• 16o período do movimento da estação espacial ao redor da Terra deve ser igual ao período de rotação diária da Terra.
• 32a força de atração gravitacional da Terra será a força centrífuga, responsável por manter a estação espacial em órbita.
• 64o valor da aceleração da gravidade (g) na posição da estação espacial terá um módulo menor que seu valor na superfície da Terra.

Um estudante possui uma luminária constituída por três lâmpadas de mesma intensidade sobre a mesa. Cada lâmpada emite luz de cor primária. Para verificar os conhecimentos aprendidos nas aulas de Física, ele faz três experimentos (figuras 1, 2 e 3), nos quais direciona as três lâmpadas para uma mesma palavra colocada sobre a mesa. Na figura 1, em que as três lâmpadas estão acesas, e na figura 3, em que apenas a lâmpada 2 está acesa, o estudante visualiza a palavra FÍSICA na cor verde. Com base no exposto acima, é CORRETO afirmar que:

• 01na figura 1, ocorre a união das três luzes primárias – amarela, vermelha e azul –, que resulta na luz branca.
• 02na figura 2, a palavra FÍSICA aparece na cor preta porque as luzes que incidem sobre ela são azul e vermelha.
• 04a lâmpada 2 emite luz de cor verde, por isso a palavra FÍSICA, na figura 3, aparece na cor verde.
• 08a relação entre as frequências das luzes das lâmpadas 1, 2 e 3 é f3 < f2 < f1, portanto as cores das luzes das lâmpadas 1, 2 e 3 são vermelha, verde e azul, respectivamente.
• 16a palavra FÍSICA aparece na cor preta, na figura 2, porque as luzes das lâmpadas 1 e 3 formam a cor preta.

Pedro, Tiago, João e Felipe resolveram comprar um carro do ano 2000, mas se esqueceram de verificar os registros sobre as revisões periódicas. A fim de evitar problemas físicos devido ao excesso de oscilação do carro durante viagens longas, decidem analisar a qualidade dos amortecedores. Eles modelam o carro, na situação em que estão os quatro como passageiros, como um único corpo sobre uma mola ideal, realizando um MHS. Então, eles fazem três medidas, obtendo os seguintes valores: a) 1000 kg para a massa do carro; b) 250 kg para a soma de suas massas; c) 5,0 cm para a compressão da mola quando os quatro estavam dentro do carro parado. Sobre o MHS e com base no exposto acima, é CORRETO afirmar que:

• 01a frequência e o período do MHS realizado dependem da amplitude.
• 02a frequência de oscilação do carro com os passageiros é de $\frac{5\sqrt{2}}{\pi}$ Hz.
• 04a energia cinética é máxima na posição de equilíbrio.
• 08a constante elástica da mola é $25\times10^4$ N/m.
• 16o período de oscilação do carro vazio é de 1,0 s.

O futebol é o esporte mais popular no Brasil, atraindo milhares de pessoas aos estádios semanalmente, além das massas que acompanham notícias e transmissões pelos mais diversos meios de comunicação. Embora seja considerado entretenimento por muitos, para os jogadores de futebol a prática supera o mero entretenimento, pois exige diversos atributos mentais e fisiológicos. Os aspectos fisiológicos, em particular, são relevantes uma vez que apenas 25% da energia química dos alimentos ingeridos é transformada em movimento. Na tabela abaixo, são apresentadas as distâncias percorridas (em metros) por jogadores, durante uma partida, em diferentes faixas de velocidade, além dos custos energéticos totais para algumas faixas de velocidade. Os jogadores possuem massa de 80 kg. Use 1 cal = 4 J.

Com base no exposto e na tabela acima, é correto afirmar que:

• 01a velocidade escalar média de um lateral durante uma partida é de 16,75 m/s.
• 02a energia cinética mínima de um atacante na faixa de velocidade V5 é 1690 J.
• 04quando o jogador está parado, não há custo energético.
• 08o custo energético de um zagueiro na faixa de velocidade V3 equivale à potência mecânica necessária para que ele suba uma escada com a velocidade constante de 0,5 m/s.
• 16o atacante gasta 329,1 kcal de energia durante uma partida de futebol no conjunto das faixas de velocidade V2, V3 e V4.

Em 6 de novembro de 2014, estreava no Brasil o filme de ficção científica Interestelar, que abordou, em sua trama, aspectos de Física Moderna. Um dos fenômenos mostrados no filme foi a dilatação temporal, já prevista na Teoria da Relatividade de Albert Einstein. Além da relatividade, Einstein explicou o Efeito Fotoelétrico, que lhe rendeu o prêmio Nobel de 1921. Sobre os fenômenos referidos acima, é CORRETO afirmar que:

• 01o Efeito Fotoelétrico foi explicado atribuindo-se à luz o comportamento corpuscular.
• 02a alteração da potência de uma radiação que provoca o Efeito Fotoelétrico altera a energia cinética dos elétrons arrancados e não o número de elétrons.
• 04de acordo com a Teoria da Relatividade, as leis da Física são as mesmas para qualquer referencial inercial.
• 08de acordo com a Teoria da Relatividade, a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal, é a mesma em todos os sistemas inerciais de referência e não depende do movimento da fonte de luz.

A busca por alternativas energéticas para o futuro ou para locais com poucos recursos econômicos tem levado à proposição de inovações cada vez mais criativas, como a Soccket, mostrada na figura abaixo. A Soccket é uma bola de futebol com um pequeno pêndulo no interior que aproveita a energia cinética do seu movimento através de um gerador elétrico conectado a uma bateria recarregável. A energia armazenada pode ser usada para os mais diversos fins, como o acendimento de lâmpadas e a recarga de baterias e dispositivos eletrônicos. Disponível em: <http://www.greenprophet.com/2012/12/socket-a-fun-powered-energy-ball-kids-kick-for-power/>. [Adaptado]. Acesso em: 24 set. 2015. Com base no exposto acima e no Princípio de Conservação de Energia, é CORRETO afirmar que:

• 01quando a Soccket é chutada, realiza-se um trabalho mecânico sobre ela.
• 02apenas o trabalho mecânico determina a quantidade de energia que é transferida ou retirada da Soccket.
• 04toda energia recebida pela Soccket durante um chute é convertida em energia elétrica.
• 08a energia armazenada na Soccket é transferida para outros dispositivos eletrônicos pelo trabalho elétrico.
• 16a transformação da energia cinética em energia elétrica no gerador elétrico da Soccket é explicada pela Lei de Faraday.
• 32a função da bateria da Soccket é de aumentar a energia elétrica produzida.

Os Raios X são ondas eletromagnéticas que, por suas características peculiares, começaram a ser utilizados na medicina apenas alguns meses após a sua descoberta. Hoje, suas aplicações são muito mais amplas, pois se estendem de consultórios odontológicos, nos quais são utilizados aparelhos que operam com uma tensão da ordem de 50 kV, até aeroportos. Sobre os Raios X, é CORRETO afirmar que:

• 01foram detectados pela primeira vez em 1895, pelo cientista alemão Röntgen, quando trabalhava com um tubo de raios catódicos.
• 02receberam este nome porque formavam um X quando eram detectados.
• 04como eles têm pouco poder de penetração, para que um operador de máquina de Raios X tenha proteção adequada é suficiente que fique atrás de uma fina barreira de madeira.
• 08um dos efeitos biológicos possíveis da exposição aos Raios X é a morte celular.
• 16permanecem no corpo humano, criando um efeito cumulativo, incrementado a cada nova exposição.