Prova FGV 2019 — Física com Gabarito e Resolução

Q91

Mecânica — Medidas — Leitura de relógio analógico

O relógio da figura tem três ponteiros; o ponteiro dos segundos é o vermelho (mais fino).

A hora certa, segundo a norma de leitura de instrumentos de medida, é

A)

10h15min18s.

B)

10h15min19s.

C)

10h16min18,0s.

D)

10h16min18,7s.

E)

10h16min18,70s.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

D

Resolução comentada

O ponteiro das horas indica $10\text{ h}$; o dos minutos está entre $16$ e $17\text{ min}$ (leitura $16\text{ min}$); o dos segundos está entre $18$ e $19\text{ s}$, mais próximo de $19\text{ s}$.

Pela norma de leitura, o último algarismo é estimado e duvidoso (um só algarismo duvidoso):

$$10\text{ h }16\text{ min }18{,}7\text{ s}$$

Q92

Mecânica — Cinemática — Área do gráfico v × t e voltas

O enunciado e o gráfico a seguir referem-se às questões de números 92 a 95.

Um velódromo de formato circular tem pista de raio ${25\text{ m}}$. Determinado ciclista, cuja massa mais a da bicicleta somam ${70\text{ kg}}$, tem anotadas as velocidades desenvolvidas durante um treinamento. O gráfico dessas velocidades, em função do tempo, é o da figura.

Gráfico v × t: a velocidade cresce linearmente de 0 a 10 m/s em 5 s, permanece em 10 m/s até 295 s e decresce linearmente até 0 em 300 s.

Considere ${\pi\cong3}$.

O número de voltas, em torno da pista, efetuadas pelo ciclista, no intervalo de tempo mostrado no gráfico, foi mais próximo de

A)

17.

B)

19.

C)

22.

D)

23.

E)

25.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

B

Resolução comentada

A distância percorrida é a área do trapézio:

$$\Delta s=\frac{(300+290)\cdot10}{2}=2\,950\text{ m}$$

O comprimento de cada volta é $2\pi R=2\cdot3\cdot25=150\text{ m}$:

$$n=\frac{2\,950}{150}\approx19{,}7$$

O valor mais próximo, entre as alternativas, é $19$.

Q93

Mecânica — Cinemática — Velocidade linear e frequência

O enunciado e o gráfico a seguir referem-se às questões de números 92 a 95.

Um velódromo de formato circular tem pista de raio ${25\text{ m}}$. Determinado ciclista, cuja massa mais a da bicicleta somam ${70\text{ kg}}$, tem anotadas as velocidades desenvolvidas durante um treinamento. O gráfico dessas velocidades, em função do tempo, é o da figura.

Considere ${\pi\cong3}$.

As rodas da bicicleta têm ${60\text{ cm}}$ de diâmetro e rolam pela pista sem deslizar. A frequência máxima, em Hz, com que elas giraram durante o treino, foi mais próxima de

A)

2.

B)

4.

C)

6.

D)

8.

E)

10.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

C

Resolução comentada

A frequência é máxima quando a velocidade é máxima, $v=10\text{ m/s}$. Sem deslizamento:

$$v=2\pi\,f\,r\Rightarrow10=2\cdot3\cdot f\cdot0{,}30$$

$$f=\frac{10}{1{,}8}\approx5{,}6\text{ Hz}$$

O valor mais próximo é $6\text{ Hz}$.

Q94

Mecânica — Dinâmica — Força resultante média no treino

O enunciado e o gráfico a seguir referem-se às questões de números 92 a 95.

Um velódromo de formato circular tem pista de raio ${25\text{ m}}$. Determinado ciclista, cuja massa mais a da bicicleta somam ${70\text{ kg}}$, tem anotadas as velocidades desenvolvidas durante um treinamento. O gráfico dessas velocidades, em função do tempo, é o da figura.

Considere ${\pi\cong3}$.

A intensidade da força resultante média atuante sobre o conjunto ciclista + bicicleta durante todo o treino, em newtons, foi mais próxima de

A)

280.

B)

300.

C)

320.

D)

335.

E)

350.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

Sem alternativa correta

Resolução comentada

A força resultante média é:

$$F_m=\frac{\Delta Q}{\Delta t}=\frac{m\,\Delta v}{\Delta t}$$

Em todo o treino, a velocidade inicial e a final são nulas ($\Delta v=0$):

$$F_m=0$$

O valor $F_m=0$ não aparece entre as alternativas: a questão não tem alternativa correta.

Q95

Mecânica — Energia — Trabalho da resultante em velocidade constante

O enunciado e o gráfico a seguir referem-se às questões de números 92 a 95.

Um velódromo de formato circular tem pista de raio ${25\text{ m}}$. Determinado ciclista, cuja massa mais a da bicicleta somam ${70\text{ kg}}$, tem anotadas as velocidades desenvolvidas durante um treinamento. O gráfico dessas velocidades, em função do tempo, é o da figura.

Considere ${\pi\cong3}$.

O trabalho realizado pela força resultante sobre o conjunto ciclista + bicicleta, entre os instantes $t=5\text{ s}$ e $t=295\text{ s}$, em joules, foi de

A)

${3\,500}$.

B)

${3\,200}$.

C)

${3\,000}$.

D)

${2\,950}$.

E)

zero.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

E

Resolução comentada

Entre $5\text{ s}$ e $295\text{ s}$, a velocidade é constante e igual a $10\text{ m/s}$:

$$\tau_R=\Delta E_c=\frac{m\,v^2}{2}-\frac{m\,v^2}{2}=0$$

Q96

Física Moderna — Relatividade — Postulado da constância de c

Com a evolução tecnológica pela qual passa a humanidade, não está muito longe o dia em que um observador viajará pelo espaço sideral a uma velocidade do tipo $\dfrac c3$, onde $c$ é a velocidade da luz no vácuo. Nessas condições, para esse observador, a velocidade da luz será

A)

igual a $\dfrac{2c}{3}$.

B)

igual a $\dfrac{4c}{3}$.

C)

igual a $c$.

D)

compreendida entre $\dfrac c3$ e $\dfrac{5c}{3}$.

E)

compreendida entre $\dfrac{2c}{3}$ e $\dfrac{4c}{3}$.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

C

Resolução comentada

Pelo segundo postulado de Einstein, a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor $c$ para qualquer observador inercial, independentemente da velocidade da fonte ou do observador.

Logo, para o observador que viaja a $\dfrac c3$, a velocidade da luz continua sendo $c$.

Q97

Mecânica — Quantidade de movimento — Colisão totalmente inelástica

A figura mostra o esquema de um furgão, de massa $M$, aproximando-se com velocidade $V$, de um carro parado, de massa $m$.

Furgão de massa M com velocidade V aproximando-se de um carro parado de massa m.

O furgão provoca uma colisão frontal e totalmente inelástica. Imediatamente após a colisão, ${80\%}$ da energia cinética que o sistema teria é dissipada na forma de uma explosão. Assim, a energia cinética $E_c$ que ainda restará ao sistema, imediatamente após a colisão, será dada por

A)

$E_c=10\cdot\dfrac{M^2\cdot V^2}{(M+m)}$

B)

$E_c=10^{-1}\cdot\dfrac{M^2\cdot V^2}{(M+m)}$

C)

$E_c=10\cdot\dfrac{M^2\cdot V^2}{(M+m)^2}$

D)

$E_c=10^{-1}\cdot\dfrac{M^2\cdot V^2}{(M+m)^2}$

E)

$E_c=2\cdot10^{-1}\cdot\dfrac{M^2\cdot V^2}{(M+m)}$

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

B

Resolução comentada

Colisão totalmente inelástica (movem-se juntos):

$$M\,V=(M+m)\,v^\prime\Rightarrow v^\prime=\frac{M\,V}{M+m}$$

Energia cinética que o sistema teria após a colisão:

$$E=\frac{(M+m)\,v^{\prime2}}{2}=\frac{M^2V^2}{2\,(M+m)}$$

Como $80\%$ é dissipada, resta $20\%$:

$$E_c=0{,}2\cdot\frac{M^2V^2}{2\,(M+m)}=10^{-1}\cdot\frac{M^2\,V^2}{M+m}$$

Q98

Mecânica — Hidrostática — Movimento de bola de borracha na água

Um jovem, brincando na piscina de seu clube, resolve soltar, a partir do repouso, uma pequena bola de borracha, do alto de um trampolim localizado a ${5{,}0\text{ m}}$ acima do nível d'água. A densidade da borracha é de ${6{,}0\cdot10^{2}\text{ kg/m}^3}$, e a da água é de ${1{,}0\cdot10^{3}\text{ kg/m}^3}$. A aceleração da gravidade local é de ${10\text{ m/s}^2}$, o volume da bola é pequeno demais para que o efeito da viscosidade da água sobre ela seja considerado, bem como a resistência do ar. O intervalo de tempo que a bola permanece dentro da água, desde sua entrada até a sua primeira e completa emersão é, em s, de

A)

1,5.

B)

2,0.

C)

2,5.

D)

3,0.

E)

4,0.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

D

Resolução comentada

Velocidade de entrada na água (queda de $5{,}0\text{ m}$):

$$v=\sqrt{2\,g\,h}=\sqrt{2\cdot10\cdot5}=10\text{ m/s}$$

Dentro da água, empuxo e peso:

$$E-P=m\,a\Rightarrow(\mu_a-\mu_b)\,V\,g=\mu_b\,V\,a$$

$$a=\frac{(10^3-6\cdot10^2)}{6\cdot10^2}\cdot10=\frac{20}{3}\text{ m/s}^2\ (\text{para cima})$$

A bola desacelera até parar e retorna com a mesma aceleração; o tempo de descida é igual ao de subida:

$$t_{desc}=\frac{v}{a}=\frac{10}{20/3}=1{,}5\text{ s}$$

$$t_{total}=2\cdot1{,}5=3{,}0\text{ s}$$

Q99

Termologia — Termodinâmica — Segunda lei e máquinas térmicas

Imagine o motor de um automóvel funcionando em marcha lenta. Se uma pessoa resolver vedar o escapamento desse automóvel,

A)

o motor vai parar de funcionar; de acordo com o princípio da termodinâmica, faltará uma fonte fria.

B)

o motor vai parar de funcionar; de acordo com o princípio da entropia, os gases voltarão para o sistema de injeção.

C)

nada irá acontecer com o funcionamento do motor, de acordo com o princípio da conservação da energia.

D)

nada irá acontecer com o funcionamento do motor, de acordo com o princípio da conservação da quantidade de movimento linear.

E)

haverá um brusco aumento na frequência de giro do motor, de acordo com o princípio da conservação do momento angular.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

A

Resolução comentada

Um motor térmico precisa receber calor de uma fonte quente, converter parte em trabalho e rejeitar o restante a uma fonte fria (segunda lei da termodinâmica).

Vedando o escapamento, os gases quentes não são descartados: falta a fonte fria, e o motor para de funcionar.

Q100

Termologia — Calorimetria — Calor específico, capacidade térmica e calor latente

No que diz respeito às grandezas físicas inerentes aos fenômenos térmicos, assinale a alternativa correta.

A)

O calor latente é uma propriedade de cada corpo e varia com o estado físico do corpo.

B)

A capacidade térmica é uma propriedade de cada substância ou material e independe do estado físico da substância ou material.

C)

O calor específico é uma propriedade de cada substância ou material e varia com o estado físico da substância ou material.

D)

A capacidade térmica e o calor latente são propriedades de cada substância e dependem do estado físico em que se encontra a substância.

E)

A capacidade térmica e o calor específico são propriedades de cada corpo e independem do estado físico em que se encontra o corpo.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

C

Resolução comentada

O calor específico $c$ é característico de cada substância e varia com o estado físico (por exemplo, gelo, água líquida e vapor).

A capacidade térmica $C=m\,c$ é característica do corpo, pois depende da massa.

O calor latente é característico da substância e da mudança de estado. A única afirmação correta é a do calor específico.

Q101

Óptica — Espectros — Espectro contínuo de emissão

Uma lâmpada de filamento, quando acesa, tem seu bulbo bastante aquecido. Imagine-se em uma sala onde a luz emitida por essa lâmpada passa por uma fenda atravessando, em seguida, um prisma de acrílico. Essa luz irá produzir, em um anteparo, um espectro

A)

discreto de emissão com linhas escuras.

B)

discreto de absorção com linhas escuras.

C)

discreto de emissão com linhas claras.

D)

contínuo de emissão.

E)

contínuo de absorção.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

D

Resolução comentada

O filamento incandescente é um sólido aquecido e emite radiação térmica em uma faixa contínua de comprimentos de onda.

Ao atravessar a fenda e o prisma, essa luz se dispersa em um espectro contínuo de emissão (sem linhas).

Q102

Física Moderna — Efeito fotoelétrico — Função trabalho pelo gráfico Ec × f

O gráfico seguinte representa a energia cinética máxima ($E_c$) dos elétrons ejetados de uma placa metálica em um processo fotoelétrico, em função da frequência ($f$) da radiação incidente sobre a placa.

Gráfico Ec (eV) × f (10^14 Hz): reta que corta o eixo f em 5,5 e atinge Ec = 1,20 eV em f = 9,5.

A função trabalho da amostra do elemento emissor dessa radiação vale, em eV,

A)

1,55.

B)

1,65.

C)

1,70.

D)

1,75.

E)

1,80.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

B

Resolução comentada

A equação do efeito fotoelétrico é $E_c=h\,f-\Phi$: reta com coeficiente angular $h$ e que anula $E_c$ na frequência de corte $f_0$.

Do gráfico:

$$h=\frac{1{,}20-0}{(9{,}5-5{,}5)\cdot10^{14}}=3{,}0\cdot10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$$

$$\Phi=h\,f_0=3{,}0\cdot10^{-15}\cdot5{,}5\cdot10^{14}=1{,}65\text{ eV}$$

Q103

Eletricidade — Eletrostática — Sentido do campo e potencial

Na figura, está representada uma linha retilínea de um campo elétrico; A e B são pontos pertencentes a esta linha, e vale a relação $V_A>V_B$ de seus potenciais elétricos:

Linha reta horizontal com os pontos A (à esquerda) e B (à direita).

Trata-se de um campo elétrico ____________, orientado de ____________, e uma partícula eletrizada ____________ se deslocaria espontaneamente de ____________.

A alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas é:

A)

uniforme … B para A … negativamente … A para B

B)

uniforme … A para B … positivamente … B para A

C)

não uniforme … B para A … negativamente … A para B

D)

uniforme ou não uniforme … A para B … positivamente … B para A

E)

uniforme ou não uniforme … A para B … negativamente … B para A

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

E

Resolução comentada

O campo elétrico aponta no sentido do potencial decrescente. Como $V_A>V_B$, o campo está orientado de $A$ para $B$.

Com os dados do enunciado, não se pode afirmar se o campo é uniforme ou não: é uniforme ou não uniforme.

Cargas positivas movem-se espontaneamente no sentido do campo ($A\to B$); cargas negativas, em sentido contrário ($B\to A$).

Resposta: uniforme ou não uniforme, de A para B, negativamente, de B para A.

Q104

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e energia em resistor

Um resistor ôhmico, como o do chuveiro elétrico ou da torneira elétrica, dissipa uma potência $P$ quando submetido a uma tensão contínua $U$. Em uma primeira experiência, ele permanece ligado a essa tensão por um intervalo de tempo $\Delta t$, sendo percorrido por uma corrente elétrica $i$, dissipando uma energia elétrica $E$ e uma energia térmica $Q$. Se em uma segunda experiência ele permanecer ligado à mesma tensão por um intervalo de tempo $2\Delta t$, ele

A)

dissipará uma potência $2P$ e será percorrido por uma corrente elétrica $2i$.

B)

será percorrido por uma corrente elétrica $2i$ e dissipará a mesma energia térmica $Q$.

C)

dissipará uma energia elétrica $2E$ e uma potência $2P$.

D)

será percorrido pela mesma corrente elétrica $i$ e dissipará a mesma potência $P$.

E)

será percorrido pela mesma corrente elétrica $i$ e dissipará a mesma energia elétrica $E$.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

D

Resolução comentada

Para um resistor ôhmico com $U$ e $R$ constantes:

$$i=\frac UR,\qquad P=\frac{U^2}{R}$$

Ambos independem do tempo de funcionamento: a corrente $i$ e a potência $P$ permanecem as mesmas.

A energia dissipada, $E=P\,\Delta t$, dobra quando o tempo dobra.

Q105

Eletromagnetismo — Campo magnético — Fio retilíneo percorrido por corrente

A figura ilustra um fio retilíneo, disposto verticalmente, percorrido por uma corrente elétrica $i$, dirigida para cima.

Fio vertical atravessando um plano horizontal α, com a corrente i orientada para cima.

Esse fio fura um plano horizontal $\alpha$. Nas condições assim expostas, é correto afirmar que, na superfície de $\alpha$, será gerado um campo magnético

A)

uniforme se $i$ for contínua e de intensidade constante.

B)

uniforme, mas de sentido alternado, se $i$ for alternada e de amplitude constante.

C)

de linhas de campo circulares e uniformemente distribuídas, de mesmo sentido, se $i$ for contínua e de intensidade variável, crescente ou decrescente.

D)

de linhas de campo circulares, de intensidade decrescente a partir das proximidades do fio, de mesmo sentido, se $i$ for contínua e de intensidade constante.

E)

de linhas de campo circulares, de intensidade decrescente a partir das proximidades do fio, de mesmo sentido, se $i$ for alternada e de amplitude constante.

Gabarito conferido pela resolução TEF — FGV 2019

D

Resolução comentada

O campo de um fio retilíneo longo é:

$$B=\frac{\mu_0\,i}{2\pi\,r}$$

As linhas são circunferências concêntricas ao fio e a intensidade diminui com a distância $r$. O sentido das linhas (regra da mão direita) se mantém se a corrente for contínua e de intensidade constante; se $i$ for alternada, o sentido do campo se inverte periodicamente.

FGV · 2019 — Física com resolução

Dados da prova