UFSC 2018.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Uma estante é composta por cinco tábuas homogêneas de madeira: duas verticais de mesmas dimensões (A e B) e três horizontais (1, 2 e 3), todas com a massa de 1,0 kg. Sobre as prateleiras foram colocados livros de Física de mesmas dimensões (300 g cada um), de Biologia (200 g cada um) e História (300 g cada um), dispostos conforme a figura ao lado. Com base na figura e no exposto acima, é correto afirmar que:

• 01a soma das pressões das tábuas A e B sobre o solo possui módulo de 80 N/m2.
• 02todos os livros de Física provocam a mesma pressão sobre as prateleiras que os suportam.
• 04o módulo da força que cada um dos livros de Física aplica sobre as prateleiras que os suportam é o mesmo.
• 08as tábuas A e B aplicam forças de diferentes módulos sobre a tábua 1 para mantê-la em equilíbrio estático.
• 16a tábua B provoca sobre o solo uma pressão maior do que a tábua A.

A construção de uma linha de metrô de superfície é uma das alternativas estudadas para a melhoria do sistema viário da Grande Florianópolis. O projeto inicialmente prevê uma linha de 14 quilômetros entre o bairro Barreiros e a Universidade Federal de Santa Catarina, passando pelos 800 m da ponte Hercílio Luz. Considere que seja construída uma estação em cada cabeceira da ponte (com parada obrigatória), que a velocidade máxima do metrô sobre a ponte seja de 20,0 m/s e que as acelerações durante os movimentos acelerado e retardado – que são os únicos movimentos do metrô – sejam uniformes e de mesmo módulo. De acordo com o projeto acima, é correto afirmar que:

• 01a aceleração máxima do metrô durante a travessia da ponte terá módulo de 1,0 m/s2.
• 02o tempo do percurso entre as duas estações será de 80,0 s.
• 04a velocidade escalar média do metrô durante a travessia da ponte será de 10,0 m/s.
• 08o deslocamento do metrô na travessia da ponte no tempo t = 4,0 s será de 4,0 m.
• 16a velocidade escalar média do metrô será maior na primeira metade da travessia da ponte do que no trecho completo.

Para que as empresas petrolíferas possam retirar o petróleo do fundo do mar, elas utilizam as chamadas plataformas de petróleo. Uma delas é a Plataforma Semissubmersível, composta de uma estrutura de um ou mais conveses, apoiada em flutuadores submersos. Uma unidade flutuante sofre movimentações devido à ação das ondas, correntes e ventos, com possibilidade de danificar os equipamentos a serem descidos no poço. Por isso, torna-se necessário que ela fique posicionada na superfície do mar, dentro de um círculo com raio de tolerância ditado pelos equipamentos de subsuperfície. No sistema de posicionamento dinâmico, não existe ligação física da plataforma com o fundo do mar, exceto a dos equipamentos de perfuração que não influenciam a flutuação da plataforma. Sensores acústicos determinam a deriva, e, no casco, propulsores acionados por computador restauram a posição da plataforma. Disponível em: <https://petrogasnews.wordpress.com/2011/03/06/tipos-de-plataformas-de-petroleo/>. [Adaptado]. Acesso em: 11 set. 2017. Com base no exposto acima, é correto afirmar que:

• 01na plataforma de posicionamento dinâmico, o empuxo aplicado pela água sobre ela é numericamente igual ao seu peso.
• 02os propulsores que restauram a posição da plataforma utilizam as leis de Kepler para realizarem sua função.
• 04as plataformas de petróleo não afundam porque são leves se comparadas com a massa da água do mar.
• 08a densidade da água do mar influencia o percentual do volume da plataforma que ficará submerso.
• 16independentemente da quantidade de petróleo que a plataforma possa extrair para seus tanques, o seu volume submerso na água será o mesmo.

Estabilizadores/transformadores de tensão são dispositivos de segurança imprescindíveis para quem tem computadores, principalmente os chamados desktops, impressoras e afins. Além de Potência: 1 kW transformarem a tensão, também servem para garantir a qualidade da Frequência: 60 Hz energia elétrica recebida pelos equipamentos já citados. Há no Tensão de Entrada: 220 V mercado uma infinidade de modelos de transformadores, cada um Tensão de Saída: 110 V com suas especificações, conforme é exemplificado ao lado. Em relação ao exposto, é correto afirmar que:

Especificações fornecidas: potência de 1 kW; frequência de 60 Hz; entrada de 220 V; saída de 110 V.

• 01os transformadores funcionam tanto em tensão contínua quanto em tensão alternada e o seu funcionamento está baseado na lei de Faraday.
• 02a relação do número de espiras entre o enrolamento secundário e o primário para transformar a tensão de entrada de 220 V para 110 V é de 0,5, considerando o transformador ideal.
• 04para o transformador em questão, uma corrente de 4,0 A que percorra o enrolamento primário implica que no secundário irá percorrer uma corrente de 2,0 A.
• 08um transformador pode aumentar ou diminuir a tensão de saída, o que depende simplesmente da relação entre o número de espiras do primário (N1) e do secundário (N2): se N2 > N1 a tensão de saída aumenta e se N2 < N1 a tensão de saída diminui, considerando o transformador ideal.
• 16no transformador real, existem perdas de energia por efeito Joule devidas à resistência interna associada ao transformador, razão pela qual a potência fornecida pelo transformador é menor do que a recebida por ele.

Cheirinho de café recém-feito no início da manhã. Coisa boa, não é? É difícil alguém que não goste. Tem quem goste de café expresso, café coado no pano, café solúvel e até de cafeteira elétrica. Não importa a maneira de fazê-lo, o aroma é ótimo. Especialistas dizem que a temperatura ideal da água para o preparo do café é de 90,0 ºC. Uma forma de fazê-lo é na cafeteira elétrica, representada no esquema ao lado. Adiciona-se 1,0 L de água fria (20,0 ºC) em um recipiente. A água passa por uma base metálica em contato com um resistor elétrico ôhmico, onde ela é aquecida e conduzida para o filtro de papel. O mesmo resistor serve, também, para manter o café aquecido dentro do recipiente enquanto estiver em contato com a base metálica. Sabendo que a cafeteira em questão tem uma potência de 660 W e que está ligada à rede elétrica residencial de 220 V, é correto afirmar que:

• 01o aquecimento da água é consequência do efeito Joule que ocorre no resistor e uma maneira de aumentar o efeito Joule é aumentar o valor da resistência elétrica do resistor.
• 02uma forma de aumentar o valor da resistência do resistor é aumentar o seu comprimento ou aumentar a área da sua secção transversal.
• 04a resistência da cafeteira vale aproximadamente 73,33 Ω e uma corrente de 3,0 A a percorre.
• 08para aquecer a quantidade de 1,0 L de água de maneira ideal, foram fornecidas 70,0 kcal na forma de calor sensível.
• 16o fenômeno que explica o deslocamento da água fria, que passa pela base metálica aquecida até o filtro de papel sem nenhum tipo de bomba, é a convecção, em que a água fria, menos densa, desce e a água quente, mais densa, sobe.
• 32o café é mantido aquecido dentro do recipiente somente pelo processo de transferência de calor, proveniente da base metálica aquecida, denominado convecção.
• 64o tempo necessário para elevar a temperatura da água até 90 ºC é maior do que 7 min.

Um professor propôs a seus alunos o seguinte problema sobre efeito fotoelétrico. Uma placa composta de metal, que apresenta função trabalho de 2,50 eV, é iluminada com as cores do arco-íris por meio de sete lasers. A figura abaixo indica as posições e frequências da cor de cada laser. Adote as frequências da tabela, a velocidade da luz igual a 3×10⁸ m/s, a constante de Planck igual a 6,6×10⁻³⁴ J·s e 1 eV=1,6×10⁻¹⁹ J. Considerando o exposto, é correto afirmar que:

Frequências fornecidas, em 10¹⁴ Hz: vermelha 3,90; laranja 4,90; amarela 5,10; verde 5,50; azul 6,10; anil 6,50; violeta 7,50.

• 01as luzes vermelha, laranja e amarela não conseguem arrancar elétrons da placa.
• 02se o efeito fotoelétrico ocorrer com a luz violeta, a energia cinética de todos os elétrons arrancados da placa será a mesma.
• 04os elétrons arrancados da placa pela luz verde saem com energia cinética de, aproximadamente, 3,7×10⁻²⁰ J.
• 08o efeito fotoelétrico foi explicado por Albert Einstein.
• 16para que a luz amarela possa arrancar elétrons da placa, devemos aumentar sua intensidade, ou seja, irradiar luz amarela mais forte na placa.

Muitos são os fenômenos naturais capazes de provocar a morte de inúmeras pessoas e de destruir edificações que estejam em seu caminho, como furações e vulcões em erupção. Porém, mesmo sendo eventos destruidores, sua frequência não é tão alta em todo o globo terrestre, pois dependem de fenômenos ideais e ocorrem em localidades específicas. Todavia, outros fenômenos são comuns e frequentes em todas as localidades da terra, como as tempestades elétricas, que são ao mesmo tempo assustadoras, fascinantes e perigosas, um verdadeiro espetáculo de beleza e força da natureza que tem muita física envolvida. Com base nos princípios físicos envolvidos, é correto afirmar que:

• 01o raio é uma descarga elétrica que ocorre quando o campo elétrico, entre nuvens ou entre a nuvem e a terra, ultrapassa o valor da rigidez dielétrica do ar e a rompe, produzindo som (trovão) e luz (relâmpago).
• 02admitindo que, em uma descarga elétrica, 3,0×10²³ elétrons se desloquem entre nuvens em 0,60 s, isso significa uma corrente elétrica de 8×10⁴ A.
• 04a diferença entre condutores e isolantes está na quantidade de prótons livres na camada de valência.
• 08o principal objetivo dos para-raios instalados em casas e prédios é transformá-los em isolantes elétricos, impedindo que se estabeleça um fluxo de elétrons.
• 16o poder das pontas, princípio no qual se baseia o funcionamento dos para-raios, estabelece que o campo elétrico na extremidade de objetos pontudos é mínimo.

Na era da informação, os fenômenos e instrumentos ópticos são de fundamental importância. Desde a construção de aparatos para buscar informações do Cosmo, como telescópios, até a utilização da luz como meio de enviar informações, a óptica é um dos ramos da Física com grande valor para o desenvolvimento do conhecimento humano. Com relação aos fenômenos e instrumentos ópticos, é correto afirmar que:

• 01espelho é a denominação dada para qualquer superfície reta que permita a reflexão regular ou especular da luz.
• 02quando a luz atinge a fronteira entre dois meios transparentes e homogêneos, ela sofre reflexão, refração e absorção.
• 04a cor percebida de um objeto depende da cor da luz incidente sobre o objeto e do pigmento existente nele.
• 08uma das leis da reflexão diz que o ângulo de reflexão com a normal é igual ao ângulo de incidência com a normal, mas ela só é aplicável aos espelhos.
• 16o arco-íris é consequência somente da reflexão da luz nas gotículas de água dispersas na atmosfera após a chuva.
• 32qualquer superfície transparente pode se tornar um espelho, desde que as condições para a reflexão total – ângulo de incidência maior do que o ângulo limite e propagação da luz do meio mais refringente para o menos refringente – sejam respeitadas.

Quando estamos apaixonados, muitas vezes fazemos coisas improváveis que não faríamos em outras situações, tudo para chamar a atenção ou fazer a felicidade da pessoa amada. A análise de algumas dessas situações serve para melhor compreender os fenômenos físicos relacionados a tais eventos, como na situação a seguir. Um ciclista apaixonado se aproxima com velocidade de 36,0 km/h da casa de sua namorada, que o observa parada na janela. Ao avistar a moça, o ciclista dá um toque na buzina da bicicleta, emitindo um som de 600,0 Hz. Com base no exposto acima, é correto afirmar que:

• 01o som ouvido pelo ciclista possui frequência maior do que o som emitido pela buzina da bicicleta.
• 02o som ouvido pela namorada do ciclista tem velocidade de 350,0 m/s.
• 04o som ouvido pela namorada do ciclista tem frequência aproximada de 618,0 Hz.
• 08o som refletido pela casa tem frequência de 600,0 Hz.
• 16o comprimento de onda do som ouvido pela namorada do ciclista é maior do que o comprimento de onda do som emitido pela buzina da bicicleta.
• 32o som refletido pela casa, e em seguida ouvido pelo ciclista, tem frequência aproximada de 636,0 Hz.

Para testar o desempenho de um carrinho de brinquedo de massa 2,0 kg, uma fábrica realizou um ensaio com a finalidade de obter dados acerca das grandezas velocidade, aceleração etc., em uma trajetória retilínea. Para ajudar na análise, esboçou o gráfico da variação da aceleração, em m/s2, do carrinho em função do tempo, em segundos, conforme a figura abaixo. Considere a velocidade do carrinho de 4,0 m/s no instante t = 0 s. a (m/s2) 6 5 4 3 2 1 0 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -2 -3 -4 -5 t (s) Com base no exposto acima, é correto afirmar que:

• 01o momento linear do carrinho em t = 6,0 s é de 48,0 kg.m/s.
• 02a velocidade do carrinho em t = 7,0 s é de 26,0 m/s.
• 04o trabalho realizado sobre o carrinho entre t = 0 s e t = 9,0 s é de 256,0 J.
• 08a força média que atua no carrinho entre t = 0 s e t = 9,0 s é de 24/9 N.
• 16a velocidade do carrinho é máxima em t = 6,0 s.