IFSP 2010.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo

Ensino Superior · Processo Seletivo 2010.2 · 6 questões de Física com resolução comentada.

Q08
Mecânica — Cinemática — Gráfico velocidade por tempo

O trânsito nas cidades grandes é um fator que leva muitas pessoas a chegar com atraso em seus compromissos, principalmente nas chamadas horas de pico. Admita que, nesses períodos de congestionamentos, os automóveis se locomovem em avenidas acelerando e desacelerando uniformemente de acordo com o gráfico a seguir:

Se uma das avenidas, que possui 5,1 km de extensão, estiver em todo o seu trecho congestionada, o tempo que um automóvel deve concluir o percurso de toda a avenida, supondo que ele respeite o movimento descrito pelo gráfico, em minutos, é de

Gráfico de velocidade por tempo. Em cada período de cinco segundos, a velocidade sobe linearmente a 36 km/h e retorna a zero.

A)10.
B)17.
C)25.
D)32.
E)34.

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q08

B
Resolução

No gráfico, cada triângulo de base \(5\text{ s}\) e altura \(36\text{ km/h}=10\text{ m/s}\) representa um ciclo. Como a velocidade é positiva, sua área dá a distância percorrida.

$$d_{\rm ciclo}=\frac{5\cdot10}{2}\text{ m}=25\text{ m}$$

A avenida tem \(5100\text{ m}\), o que corresponde a \(5100/25=204\) ciclos. O tempo total é \(204\cdot5=1020\text{ s}=17\text{ min}\).

Alternativa B.

Q09
Mecânica — Dinâmica — Equilíbrio e atrito estático

Muitas escolas estão trocando as lousas de giz por lousas brancas, revestidas internamente de metal, nas quais se pode escrever com canetas a tinta. Os apagadores dessas lousas possuem uma leve placa de ímã, colocada atrás do feltro, a fim de ficar grudada na lousa e em equilíbrio. O esquema a seguir mostra o perfil dessa lousa com o respectivo apagador de 100 gramas de massa.

Admitindo que o coeficiente de atrito estático entre a lousa branca e o feltro do apagador seja de 0,2 e a aceleração da gravidade de g = 10 m/s2, a força magnética entre o ímã e o metal, em newtons, será aproximadamente de

Perfil da lousa vertical e do apagador com feltro e placa magnética.

A)1.
B)2.
C)3.
D)4.
E)5.

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q09

E
Resolução

A lousa é vertical. O atrito estático para cima sustenta o peso do apagador, enquanto a normal da lousa equilibra a atração horizontal do ímã. Para estimar a força mínima de sustentação, usamos o atrito no limiar do deslizamento.

$$P=mg=0{,}100\cdot10\text{ N}=1\text{ N}$$

$$\mu_e N=P\quad\Rightarrow\quad F_{\rm magn}=N=\frac{1}{0{,}2}\text{ N}=5\text{ N}$$

Alternativa E.

Q10
Eletromagnetismo — Circuitos — Amperímetro e voltímetro ideais

Os medidores elétricos, como amperímetro e voltímetro, servem para medir, respectivamente , a corrente elétrica e a tensão nos terminais de um circuito elétrico. Uma pessoa deve montar um circuito, conforme figura a seguir, composto de três lâmpadas de 3Ω de resistência elétrica e uma bateria de 9 volts e colocar o voltímetro e o amperímetro nas posições indicadas. No final da montagem, essa pessoa se distrai e troca as posições dos medidores elétricos: no lugar do amperímetro ele põe o voltímetro e no lugar do voltímetro ele põe o amperímetro.

O amperímetro e o voltímetro, supostos ideais, acusarão na nova leitura, respectivamente,

Circuito de 9 V com três lâmpadas. O amperímetro original está no ramo superior e o voltímetro original em paralelo com a lâmpada à direita.

A)1 A e 6 V.
B)1 A e 3 V.
C)2 A e 6 V.
D)3 A e 9 V.
E)3 A e 3 V.

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q10

D
Resolução

Com o voltímetro no ramo superior, esse ramo fica aberto. O amperímetro ideal passa a oferecer um caminho de resistência nula em paralelo com a lâmpada da direita, desviando toda a corrente dela. A lâmpada do ramo intermediário fica ligada diretamente à bateria.

$$I=\frac{9\text{ V}}{3\,\Omega}=3\text{ A}$$

Essa corrente passa pelo amperímetro. Como não há corrente no ramo superior, também não há queda de tensão na lâmpada desse ramo. O voltímetro mede os \(9\text{ V}\) da bateria.

Alternativa D.

Q11
Física moderna — Física atômica — Transições no átomo de hidrogênio

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Böhr estabeleceu uma série de postulados para explicar o modelo atômico aceito hoje em dia. Baseou-se em Max Planck, para quem a energia dos elétrons em suas órbitas não podem ser emitidas continuamente, mas sim em pacotes de energias, chamados de quantum. Em cada uma dessas órbitas, os elétrons não emitiriam radiação, chamando assim a esses níveis de energia de estados estacionários. Num dos seus postulados, Böhr diz que a passagem dos elétrons de um estado de energia para outro só seria possível através de uma absorção ou emissão de energia chamada de fóton. A seguir, estão representados os estados de energia do átomo de hidrogênio. Sabendo-se que 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J e que a energia absorvida ou emitida por um fóton pode ser expressa pela equação E = h × f, assinale a alternativa que apresenta a frequência f do fóton emitido na transição de um elétron do estado 3 para o estado fundamental, em Hz. Adote: h = 6,6 × 10⁻³⁴ J.s (constante de Planck)

Diagrama dos níveis do hidrogênio. Do estado 3 ao fundamental, a energia cai de −0,90 eV para −13,6 eV.

A)2,3 × 10¹⁵
B)3,1 × 10¹⁵
C)3,7 × 10¹⁵
D)4,2 × 10¹⁵
E)4,8 × 10¹⁵

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q11

B
Resolução

O diagrama indica \(-0{,}90\text{ eV}\) para o estado 3 e \(-13{,}6\text{ eV}\) para o fundamental. Na transição, o fóton leva a diferença entre essas energias.

$$E_\gamma=(-0{,}90)-(-13{,}6)=12{,}7\text{ eV}$$

Convertendo para joules e usando \(E_\gamma=hf\), temos

$$f=\frac{12{,}7\cdot1{,}6\times10^{-19}}{6{,}6\times10^{-34}}\text{ Hz}\approx3{,}1\times10^{15}\text{ Hz}$$

Alternativa B.

Q12
Óptica — Espelhos planos — Deslocamento da imagem

Uma pessoa de 1,80 m de altura está a 1,5 m de um espelho plano perpendicular ao chão. Esse espelho se locomove para a frente a uma posição paralela em relação à primeira situação. Verifica-se, então, que a distância entre a nova posição do espelho e a nova imagem da pessoa é de 2,2 m. Se a imagem da pessoa se deslocou, em relação à sua posição inicial, a uma distância d, e a altura da sua imagem para um valor h. Os valores de d e h, em m, são respectivamente iguais a

Pessoa e imagem simétricas em relação às posições sucessivas do espelho.

A)0,7 e 1,80.
B)0,7 e 0,90.
C)1,4 e 1,80.
D)1,4 e 0,90.
E)2,2 e 1,80.

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q12

C
Resolução

A figura mostra que o espelho se afasta da pessoa. Em cada posição, a imagem virtual fica atrás do espelho à mesma distância que a pessoa está à frente. A posição da imagem em relação à pessoa passa de \(2\cdot1{,}5=3{,}0\text{ m}\) para \(2\cdot2{,}2=4{,}4\text{ m}\). Logo, a imagem se desloca \(1{,}4\text{ m}\). O espelho plano conserva o tamanho da imagem, que mede \(1{,}80\text{ m}\).

Alternativa C.

Q13
Termologia — Gases ideais — Diagrama pressão por volume

Uma determinada amostra de gás ideal foi submetida a transformações gasosas que obedecem ao gráfico de Pressão (P) por Volume (V) conforme demonstrado a seguir. De acordo com a sequência dessas transformações, os estados de maior e menor temperatura foram, respectivamente, os pontos

Gráfico P por V. Coordenadas na escala dos eixos: A (2,10), B (6,7), C (2,4), D (5,2), E (8,2).

A)B e C.
B)A e D.
C)C e B.
D)D e E.
E)E e A.

Gabarito oficial — IFSP 2010.2 — Ensino Superior — Q13

A
Resolução

Para uma amostra fixa de gás ideal, \(T=PV/(nR)\). Portanto, basta comparar os produtos \(PV\), usando as mesmas escalas para todos os pontos. No gráfico, os produtos são \(20\) em A, \(42\) em B, \(8\) em C, \(10\) em D e \(16\) em E. B é o estado de maior temperatura e C, o de menor.

Alternativa A.

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