Universidade do Extremo Sul Catarinense · Física · Questões 26–32
Instituição: UNESCOrganização: ACAFEModalidade: Outros cursosFonte:Prova original (PDF)
Q26
Mecânica — Cinemática — Movimento relativo de esferas
Em uma dada situação, quatro pequenas esferas idênticas 1, 2, 3 e 4 são abandonadas juntas em uma determinada altura acima do solo. Por um processo qualquer elas se separam, simultaneamente, com velocidades v₁, v₂, v₃ e v₄, com o mesmo módulo constante v, da maneira mostrada na figura.
Assinale a alternativa correta que completa as lacunas a seguir.
Supondo que não há atrito com o ar e que as esferas ainda não chegaram ao solo depois de um tempo t, a posição relativa entre as esferas 1 e 3 é _______ e a posição relativa entre as esferas 2 e 4 é ________.
A)4.v.t — 2.v.t
B)2.v.t — 2.v.t
C)v.t ; — 2.v.t
D)v.t — v.t
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B
Resolução
Todas as esferas têm a mesma aceleração gravitacional. Ao calcular posições relativas, o termo da gravidade se cancela. Cada par indicado possui velocidade relativa de módulo $2v$, portanto ambas as separações são $2vt$.
Q27
Mecânica — Cinemática — Polias acopladas
O dispositivo abaixo foi utilizado por uma pessoa para retirar a água de um poço. Consiste de um sistema que apresenta acoplamento de polias. Considere que o motor está ligado a uma polia (A) de raio 5 cm e frequência de 10 hertz. A polia (A) está ligada, por meio de uma correia a um eixo (B), de raio 10 cm que pertence a um cilindro (C), de raio 30 cm. Desprezando os atritos e considerando os dados acima, assinale a alternativa correta que representa a distância, em metros, percorrida pelo balde, em 3 s de movimento do motor, que possui velocidade linear de módulo constante. Dado: (π = 3)
A)15
B)27
C)17
D)32
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B
Resolução
A correia impõe $f_AR_A=f_BR_B$. Assim, $f_B=10\cdot5/10=5\,\mathrm{Hz}$. O cilindro C gira com essa frequência: $v_C=2\pi R_Cf_C=2\cdot3\cdot0{,}30\cdot5=9\,\mathrm{m/s}$. Em 3 s, o balde percorre $27\,\mathrm{m}$.
Q28
Mecânica — Estática — Equilíbrio de um outdoor
Um candidato, passando por uma rodovia, observa algo, no mínimo, inusitado: uma placa de outdoor sustentada por dois de seus quatro pilares. Para exercitar seus conhecimentos de física imaginou a placa de outdoor homogênea de massa 100 kg, como mostra a figura abaixo. Despreze os atritos entre a placa e os pilares e entre a placa e os parafusos; desconsidere também a massa dos pilares.
Neste sentido, sabendo que a placa está em equilíbrio, assinale a alternativa correta que representa o vetor força aplicado pelos parafusos dos pilares (1) e (2) sobre a placa e seus módulos, respectivamente.
A)↓ − F1 = 50N ; ↓ − F2 = 150N
B)↑ − F1 = 150N ; ↓ − F2 = 50N
C)↓ − F1 = 500N ; ↑ − F2 = 1500N
D)↑ − F1 = 1500N ; ↑ − F2 = 500N
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C
Resolução
O peso da placa é $P=mg=1000\,\mathrm{N}$ e atua em seu centro. Pelos braços de alavanca indicados, o equilíbrio de torques fornece força de 1500 N para cima no suporte 2. Do equilíbrio vertical, $F_1+1500-1000=0$, portanto o suporte 1 exerce 500 N para baixo.
No estudo da termodinâmica é apresentado um gráfico do comportamento de certa massa de gás (considerado ideal) que é levada isotermicamente do estado A para o estado B.
A pressão do gás, em atm, no estado B é:
A)1,0
B)4,0
C)2,5
D)1,5
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D
Resolução
Na transformação isotérmica, $p_AV_A=p_BV_B$. O gráfico fornece $p_A=6\,\mathrm{atm}$, $V_A=1\,\mathrm{L}$ e $V_B=4\,\mathrm{L}$. Portanto, $p_B=6\cdot1/4=1{,}5\,\mathrm{atm}$.
Q30
Óptica — Óptica Geométrica — Reflexão total em fibras ópticas
A fibra ótica é muito utilizada nas telecomunicações para guiar feixes de luz por um determinado trajeto. A estrutura básica dessas fibras é constituída por cilindros concêntricos com índices de refração diferentes, para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total. O centro da fibra é denominado de núcleo, e tem índice de refração n1 e a região externa é denominada de casca, com índice de refração n2.
Assinale a alternativa correta que completa as lacunas a seguir. Para ocorrer o fenômeno da reflexão interna total numa fibra ótica, o ângulo crítico de incidência da luz em relação à direção normal é _________ 90º, e n1 deve ser _________ n2.
A)menor do que — maior que
B)menor do que — menor que
C)igual a — menor que
D)igual a — maior que
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A
Resolução
A reflexão total ocorre ao passar do meio mais refringente para o menos refringente: $n_1>n_2$. O ângulo crítico satisfaz $\sin\theta_c=n_2/n_1<1$, portanto $\theta_c<90^{\circ}$.
Q31
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Frequência e difração no 4G
No Brasil, a tecnologia de 4ª geração (4G) usará uma determinada faixa de frequência para os telefones celulares (que na verdade podemos considerar como um rádio sofisticado). Logo, o sinal do mesmo é propagado por meio de ondas eletromagnéticas. A onda eletromagnética para essa tecnologia é representada no diagrama da figura abaixo, que está se propagando em um meio homogêneo e linear. Considere a velocidade da luz no vácuo, c=3x108m/s.
Analisando essa onda, pode-se afirmar que: I A frequência de operação é de 2500MHz. II Ao passar para outro meio homogêneo e linear, a frequência e a velocidade mudam, mas o comprimento de onda não. III Pode ser difratada ao passar por uma fenda de 12cm.
Assinale a alternativa correta.
A)As afirmações I e III estão corretas.
B)Todas as afirmações estão corretas.
C)As afirmações II e III estão corretas.
D)Apenas a afirmação III está correta.
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A
Resolução
O gráfico indica $\lambda=12\,\mathrm{cm}=0{,}12\,\mathrm{m}$. Assim, $f=c/\lambda=2{,}5\times10^9\,\mathrm{Hz}=2500\,\mathrm{MHz}$. Ao mudar de meio, a frequência permanece constante e a velocidade e o comprimento de onda podem mudar. Uma fenda de 12 cm tem largura comparável a $\lambda$, favorecendo difração. Corretas: I e III.
Q32
Física Moderna — Física quântica — Efeito fotoelétrico
Em regiões afastadas, as torres de telefonia celular podem ser abastecidas com energia fotovoltaica. Esse modo de geração de energia está baseado no efeito fotoelétrico. Em relação a esse efeito, analise as afirmações a seguir. I A emissão de elétrons por uma superfície metálica atingida por uma onda eletromagnética caracteriza o efeito fotoelétrico. II A emissão de fotoelétrons em uma superfície metálica fotossensível ocorre quando a frequência de luz incidente nessa superfície apresenta um valor mínimo, que depende do material. III O efeito fotoelétrico só ocorre com a utilização de uma onda eletromagnética na faixa de frequência da luz visível. IV A explicação do efeito fotoelétrico está baseada em um modelo corpuscular da luz.
Todas as afirmações corretas estão em:
A)III — IV
B)I — II — III
C)II — III — IV
D)I — II — IV
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D
Resolução
A emissão de elétrons por radiação incidente caracteriza o efeito fotoelétrico. Há frequência mínima associada à função trabalho do material, $hf_0=W$. O efeito não se limita à luz visível e sua explicação usa fótons. Corretas: I, II e IV.
