O astrônomo alemão Johannes Kepler estudou as leis que governam a passagem da luz em lentes ou em um sistema de lentes. Verificou que sistemas de lentes podem ser utilizados para a construção de dois tipos de lunetas: astronômica e terrestre. Estas lunetas têm em sua objetiva uma lente convergente. Para a luneta astronômica, a ocular é uma lente convergente e para a luneta terrestre, utilizada por Galileu Galilei, a ocular é uma lente divergente.
Utilizando a luneta de Galileu, o observador obtém a imagem final formada como sendo
A)real, direita e maior que o objeto.
B)real, invertida e menor que o objeto.
C)virtual, direita e maior que o objeto.
D)virtual, direita e menor que o objeto.
E)virtual, invertida e maior que o objeto.
Gabarito oficial retificado
C
Resolução comentada
Pelo enunciado, a luneta de Galileu tem objetiva convergente e ocular divergente. A objetiva forma uma imagem intermediária do objeto distante; a ocular divergente, colocada antes dessa imagem, fornece ao olho uma imagem final virtual.
Nesse arranjo, a imagem final é direita, o que a torna adequada à observação terrestre, e aparece ampliada em relação ao tamanho angular do objeto visto a olho nu.
Portanto, a imagem é virtual, direita e maior.
Alternativa correta: C.
Q26
Mecânica — Forças internas e movimento do sistema
Quatro pessoas estão no interior de um veículo em repouso. Em um dado instante, o motorista começa a aplicar uma força, com as mãos, no pára-brisa dianteiro. Verificando que os outros estavam intrigados, comentou que a aplicação de uma força irá provocar movimento no sistema, constituído de carro e passageiros.
Cada um dos passageiros forneceu uma justificativa.
I. Sempre que aplicarmos uma força interna no sistema (carro + ocupantes), este irá adquirir movimento.
II. A força interna irá provocar a variação na quantidade de movimento do sistema (carro + ocupantes).
III. A aplicação de uma força externa provocará o movimento do sistema (carro + ocupantes).
De acordo com as justificativas, está correto o que se afirma apenas em
A)I.
B)II.
C)III.
D)I e II.
E)I e III.
Gabarito oficial retificado
C
Resolução comentada
Forças internas ao sistema ocorrem em pares de ação e reação, e sua soma vetorial é nula. Por isso, elas não alteram a quantidade de movimento total do sistema.
I é falsa: empurrar o pára-brisa por dentro não coloca o carro em movimento.
II é falsa: a força interna não varia a quantidade de movimento do sistema.
III é verdadeira: uma força externa resultante, como a do solo sobre os pneus quando o motor atua, pode alterar a quantidade de movimento e produzir movimento do sistema.
Está correta apenas a justificativa III.
Alternativa correta: C.
Q27
Eletricidade — Aplicações do efeito Joule
James Prescott Joule contribuiu significativamente para a termodinâmica, desenvolvendo um trabalho experimental para determinar o valor do equivalente mecânico do calor. Como esta variável dependia da precisão dos valores dos calores específicos de várias substâncias, Joule analisou os diferentes métodos utilizados por cientistas e concluiu que havia a necessidade de um novo método, mais preciso, que hoje é conhecido como efeito Joule.
Com relação a equipamentos ou máquinas que aplicam o efeito Joule como princípio de funcionamento, a alternativa correta é
A)máquina de secar roupa à gás.
B)lâmpada fluorescente.
C)rádio transmissor.
D)liquidificador.
E)fusível.
Gabarito oficial retificado
E
Resolução comentada
O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica quando uma corrente atravessa um condutor resistivo:
\[Q=R\,i^2\,\Delta t\]
No fusível, o princípio de funcionamento é esse: se a corrente passa do limite, o aquecimento funde o filamento e interrompe o circuito.
Nas demais alternativas, o princípio principal é outro: queima de gás (secadora a gás), descarga em gás (lâmpada fluorescente), emissão de ondas eletromagnéticas (rádio transmissor) e motor elétrico (liquidificador).
Alternativa correta: E.
Q28
Eletricidade — Pêndulo eletrizado em campo elétrico
Um pêndulo simples oscila em uma região de campo elétrico uniforme, de direção vertical e no sentido de cima para baixo. A esfera do pêndulo, de massa constante, está eletrizada positivamente e observa-se que este fato provoca uma diminuição no período de oscilação do pêndulo.
\[T=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}\]
De acordo com as observações realizadas, o período de oscilação
I. não deveria diminuir, visto que a força elétrica que surge na esfera tem sentido contrário ao vetor campo elétrico.
II. deveria manter-se constante, visto que o peso da esfera compensa a força elétrica, de sentido contrário, que surge na esfera.
III. deveria diminuir, pois a força elétrica influenciará no aumento do peso do pêndulo, conseqüentemente, no aumento da aceleração da gravidade.
Está correto o que se afirma em
A)I, apenas.
B)II, apenas.
C)III, apenas.
D)II e III, apenas.
E)I, II e III.
Gabarito oficial retificado
C
Resolução comentada
Para uma carga positiva, a força elétrica tem o mesmo sentido do campo. Como o campo aponta para baixo, a força elétrica também aponta para baixo e se soma ao peso:
\[F_{\mathrm{res}}=mg+qE\]
O pêndulo se comporta como se estivesse em uma gravidade efetiva maior:
I é falsa, pois a força tem o mesmo sentido do campo. II é falsa, porque a força elétrica não é oposta ao peso nesse caso. III é verdadeira no sentido de que a gravidade efetiva aumenta; o texto chama de “aumento da aceleração da gravidade” o aumento de $g_{\mathrm{ef}}$.
Alternativa correta: C.
Q29
Mecânica — Lei usada por Halley para o cometa
Isaac Newton procurou unificar a física celeste com a física terrestre, ou seja, leis que regem movimentos observados no céu podem explicar os movimentos observados na Terra.
O astrônomo inglês Edmund Halley, em 1758, aplicou a física newtoniana para prever a aparição de um cometa, cometa de Halley, que já havia sido observado em 1607 e 1682. Infelizmente, não foi possível para Halley confirmar seus estudos.
A lei de Newton utilizada por Halley está descrita na alternativa
A)Todo corpo que atua sobre outro corpo, através de uma força, recebe deste último uma força de reação de mesma direção, intensidade e de mesmo sentido.
B)Dois corpos de massas iguais ou distintas, separados por uma distância, atraem-se devido a uma força de natureza gravitacional, na direção que os une.
C)Todo corpo mantém seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, quando a somatória das forças sobre ele for igual a zero.
D)Quando a somatória das forças em um corpo for igual a zero, a velocidade do corpo é constante e ele descreve uma trajetória circular.
E)A ação de uma força constante em um corpo é proporcional à sua aceleração, tendo esta mesma direção e intensidade da força.
Gabarito oficial retificado
B
Resolução comentada
Prever o retorno de um cometa exige conhecer a força que o Sol exerce sobre ele ao longo da órbita. Essa força é a atração gravitacional, descrita pela lei da gravitação universal:
\[F=G\frac{m_1m_2}{d^2}\]
A alternativa que a descreve é a que fala de atração entre corpos de massas quaisquer, separados por uma distância, na direção que os une.
As demais tratam de outras leis: a terceira lei de Newton, que na alternativa A traz “mesmo sentido” de forma incorreta, a lei da inércia (C, e D com erro sobre trajetória circular) e a segunda lei (E).
Alternativa correta: B.
Q30
Ondulatória — Velocidade do som medida por observador em movimento
Durante a realização de seus estudos sobre a relatividade, o físico alemão Albert Einstein refletia sobre as transformações de velocidade discutido por Galileu Galilei no século XVII.
Para compreender melhor, supôs uma sirene, fixa e em repouso, emitindo um som contínuo em determinada freqüência. Considerou que uma pessoa, carregando um instrumento para medir velocidade do som, pudesse se afastar e aproximar da sirene com uma velocidade constante $v_P$.
São feitas três afirmações.
I. Estando a pessoa em repouso, próximo da sirene, a velocidade do som no ar ($v_S$) medida pela pessoa é de 340 m/s, considerando o ar em repouso.
II. Quando a pessoa estiver se afastando da sirene com velocidade $v_P$, a velocidade do som no ar ($v_S$) medida pela pessoa é $v_S = 340 + v_P$.
III. Quando a pessoa estiver se aproximando da sirene com velocidade $v_P$, a velocidade do som o ar ($v_S$) medida pela pessoa é $v_S = 340 - v_P$.
Está correto o que se afirma em
A)I, apenas.
B)I e II, apenas.
C)I e III, apenas.
D)II e III, apenas.
E)I, II e III.
Gabarito oficial retificado
A
Resolução comentada
Pela composição de velocidades de Galileu, a velocidade do som medida pelo observador é a velocidade relativa entre a onda e ele.
I é verdadeira: com o observador parado e o ar em repouso, a medida é 340 m/s.
Quando a pessoa se afasta da sirene, ela se move no mesmo sentido do som, e a velocidade relativa diminui:
\[v_S=340-v_P\]
Quando a pessoa se aproxima, ela se move contra o som, e a velocidade relativa aumenta:
\[v_S=340+v_P\]
Assim, II e III trocaram os sinais e são falsas. Está correta apenas a afirmação I.