Mackenzie 2018.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Presbiteriana Mackenzie
Vestibular 2018.1 · Prova A · 30/11/2017 · Campus Higienópolis · 14 questões de Física, Q54–Q60 em cada grupo da manhã e da tarde.
Dados da prova
Vestibular 2018.1 · Prova A · 30/11/2017 · Campus Higienópolis · 14 questões de Física, Q54–Q60 em cada grupo da manhã e da tarde.
Q54
Frequência de micro-ondas
Um forno microondas possui um magnetron, gerador de ondas eletromagnéticas, cujo comprimento de onda é de 12,0 cm. Sabendo que a velocidade da luz no meio de propagação é $3{,}00\cdot10^5\,\mathrm{km/s}$, a frequência emitida por este gerador é
A)$0{,}25\cdot10^8\,\mathrm{Hz}$
B)$3{,}60\cdot10^8\,\mathrm{Hz}$
C)$4{,}00\cdot10^8\,\mathrm{Hz}$
D)$0{,}25\cdot10^{10}\,\mathrm{Hz}$
E)$4{,}00\cdot10^{10}\,\mathrm{Hz}$
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
D
Resolução comentada
Convertendo as duas medidas para o SI:
$$v=3{,}00\cdot10^8\,\mathrm{m/s}$$
$$\lambda=0{,}120\,\mathrm m$$
A frequência é a razão entre velocidade e comprimento de onda.
A escada rígida da figura acima de massa 20,0 kg, distribuída uniformemente ao longo de seu comprimento, está apoiada numa parede e no chão, lisos, e está impedida de deslizar por um cabo de aço AC. Uma pessoa de massa 80,0 kg se posiciona no ponto D, conforme indicado na figura. Considerando que a aceleração da gravidade local é de 10,0 $\mathrm{m/s^2}$, pode-se afirmar que a força de tração no cabo AC, nessas condições, será de
A)100 N.
B)150 N.
C)200 N.
D)250 N.
E)300 N.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
D
Resolução comentada
A parede e o chão são lisos. A reação da parede é horizontal e a do chão é vertical. Tomamos momentos em A para eliminar a tração e a reação do chão.
$$P_e=20\cdot10=200\,\mathrm N$$
$$P_p=80\cdot10=800\,\mathrm N$$
O peso da escada atua no seu ponto médio. A pessoa também está a 0,500 m, horizontalmente, de A.
Uma esfera de massa 2,00 kg que está presa na extremidade de uma corda de 1,00 m de comprimento, de massa desprezível, descreve um movimento circular uniforme sobre uma mesa horizontal, sem atrito. A força de tração na corda é de 18,0 N, constante. A velocidade de escape ao romper a corda é
A)0,30 m/s.
B)1,00 m/s.
C)3,00 m/s.
D)6,00 m/s.
E)9,00 m/s.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
C
Resolução comentada
Antes da ruptura, a tração fornece a resultante centrípeta.
A ruptura elimina a força centrípeta, mas não altera instantaneamente a velocidade: a esfera segue pela tangente à trajetória.
Alternativa correta: C.
Q57
Estados em um diagrama pressão–volume
A figura acima representa duas isotérmicas em que certa massa gasosa, inicialmente no estado A, sofre uma transformação atingindo o estado B, que por sua vez sofre uma transformação, atingindo o estado C. A temperatura TA e o volume VA são iguais a
A)200 K e 5 l.
B)300 K e 2 l.
C)400 K e 4 l.
D)500 K e 2 l.
E)500 K e 4 l.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
D
Resolução comentada
Os estados A e B estão na mesma isotérmica. Lemos no gráfico pA=10 atm, pB=4 atm e VB=5 L.
$$p_AV_A=p_BV_B$$
$$V_A=\frac{4\cdot5}{10}=2\,\mathrm L$$
O estado C tem pC=4 atm, VC=3 L e TC=300 K. Para a mesma massa de gás ideal, pV/T é constante.
$$\frac{4\cdot5}{T_A}=\frac{4\cdot3}{300}$$
$$T_A=500\,\mathrm K$$
Logo, a temperatura e o volume de A são 500 K e 2 L.
Alternativa correta: D.
Q58
Ímãs naturais e imantação
Considere as seguintes afirmações. I. A denominação de Pólo Norte de um ímã é a região que se volta para o Norte geográfico da Terra e Pólo Sul a região que volta para o Sul geográfico da Terra. II. Ímãs naturais são formados por pedras que contém óxido de ferro ($\mathrm{Fe_3O_4}$), denominadas magnetitas. III. Ímãs artificiais são obtidos a partir de processos denominados imantação. Com relação às afirmações, podemos dizer que
A)apenas I é correta.
B)apenas I e II são corretas.
C)apenas I e III são corretas.
D)apenas II e III são corretas.
E)todas são corretas.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
E
Resolução comentada
I. Correta: o polo norte de um ímã livre para girar aponta aproximadamente para o norte geográfico. Nessa região da Terra há comportamento magnético de polo sul.
II. Correta: a magnetita é um óxido de ferro, de fórmula Fe₃O₄, com propriedades magnéticas.
III. Correta: ímãs artificiais podem ser obtidos por imantação, associada ao alinhamento de domínios magnéticos.
As três afirmações estão corretas.
Alternativa correta: E.
Q59
Associação mista de capacitores
Na associação de capacitores, esquematizada acima, a capacitância está indicada na figura para cada um dos capacitores. Assim, a capacitância equivalente, entre os pontos A e B no circuito, é
A)C.
B)2C.
C)3C.
D)4C.
E)8C. rascunho
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
A
Resolução comentada
Existem três ramos em paralelo entre A e B. No ramo esquerdo, C/2, C e C estão em série.
$$\frac1{C_1}=\frac2C+\frac1C+\frac1C=\frac4C$$
$$C_1=\frac C4$$
No ramo central, os dois capacitores C estão em série.
$$C_2=\frac C2$$
O ramo direito tem capacitância C/4. Somamos os três ramos em paralelo.
$$C_{eq}=\frac C4+\frac C2+\frac C4=C$$
Alternativa correta: A.
Q60
Lei de Snell
Um raio de luz monocromática de frequência $f=1{,}0\cdot10^{15}\,\mathrm{Hz}$, com velocidade $v=3{,}0\cdot10^5\,\mathrm{km/s}$, que se propaga no ar, cujo índice de refração é igual a 1, incide sobre uma lâmina de vidro ($n_{vidro}=\sqrt2$ ), formando um ângulo 45° com a superfície da lâmina. O seno do ângulo de refração é
A)0,5.
B)0,7.
C)1,0.
D)3,0.
E)$\sqrt2$.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Manhã · Grupos II e III
A
Resolução comentada
O raio forma 45° com a superfície; o ângulo com a normal também é 45°, pois os dois são complementares.
$$n_{ar}\sin i=n_{vidro}\sin r$$
$$1\cdot\frac{\sqrt2}{2}=\sqrt2\sin r$$
$$\sin r=\frac12=0{,}5$$
A frequência e a velocidade dadas não são necessárias para determinar esse seno.
Alternativa correta: A.
Q54
Comprimento de onda de uma rádio
Uma estação de rádio tem uma frequência de sintonização de 1000 kHz. Sabendo que a velocidade da luz no meio de propagação é $3{,}00\cdot10^5\,\mathrm{km/s}$, o comprimento de onda desta estação de rádio neste meio é
A)0,30 cm.
B)0,30 m.
C)3,00 m.
D)300 m.
E)300 km.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
Uma pessoa realiza uma viagem de carro em uma estrada retilínea, parando para um lanche, de acordo com gráfico acima. A velocidade média nas primeiras 5 horas deste movimento é
A)10 km/h.
B)12 km/h.
C)15 km/h.
D)30 km/h.
E)60 km/h.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
B
Resolução comentada
No gráfico v×t, a área representa o deslocamento. A pessoa viaja duas horas a 20 km/h, fica uma hora parada e viaja duas horas a 10 km/h.
Um corpo de massa 2,00 kg é abandonado de uma altura de 50,0 cm, acima do solo. Ao chocar-se com o solo ocorre uma perda de 40% de sua energia. Adotando a aceleração da gravidade local igual a 10,0 $\mathrm{m/s^2}$, a energia cinética do corpo logo após o choque parcialmente elástico com o solo é
A)2,00 J.
B)4,00 J.
C)6,00 J.
D)8,00 J.
E)10,0 J.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
C
Resolução comentada
A energia potencial gravitacional transforma-se em cinética antes do impacto.
Um gás perfeito, que tem um volume de 12,0 l, encontra-se no interior de um frasco sob pressão de 3,00 atm e com temperatura de 200 K. Inicialmente, o gás sofre uma transformação isotérmica, de tal forma que sua pressão passa a ser de 9,00 atm, a seguir, o gás sofre uma transformação segundo a lei de Gay-Lussac, atingindo uma temperatura de 500 K. Os volumes, após as duas transformações, respectivamente, são iguais a
A)10,0 l e 4,00 l.
B)4,00 l e 2,00 l.
C)10,0 l e 2,00 l.
D)2,00 l e 4,00 l.
E)4,00 l e 10,0 l.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
Na segunda etapa, a referência à lei de Gay-Lussac é usada pela prova para a transformação isobárica, V/T constante. A temperatura inicial dessa etapa continua sendo 200 K.
Quatro pessoas, em uma casa, levam em média 30,0 min para tomar um banho, cada uma, por dia, utilizando um chuveiro elétrico, cujas especificações elétricas são: 220 V – 6000 W. Sabendo-se que o custo de 1 kWh, cobrado pela concessionária é de R$ 0,50, nestas condições ao final de 30 dias, o custo total deste consumo será de
A)R$ 6,00.
B)R$ 12,00.
C)R$ 18,00.
D)R$ 180,00.
E)R$ 1800,00.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
D
Resolução comentada
O tempo de uso diário soma os banhos das quatro pessoas.
Considere as seguintes afirmações. I. Quando se coloca um ímã em contato com limalha (fragmentos) de ferro, estes não aderem a ele em toda a sua extensão, mas predominantemente nas regiões próximas das extremidades. II. Cortando-se um ímã em duas partes iguais, que por sua vez podem ser redivididas em outras tantas, observa-se que cada uma dessas partes constitui um novo ímã, que embora menor tem sempre dois pólos. III. Pólos de mesmo nome se atraem e de nomes diferentes se repelem. Com relação às afirmações, podemos dizer que
A)apenas I é correta.
B)apenas I e II são corretas.
C)apenas I e III são corretas.
D)apenas II e III são corretas.
E)todas são corretas.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
B
Resolução comentada
I. Correta: em um ímã em barra, a limalha tende a se concentrar perto dos polos, onde o campo é mais intenso.
II. Correta: cada fragmento conserva polos norte e sul. Cortar o ímã não produz polos isolados.
III. Incorreta: polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes diferentes se atraem.
Portanto, somente I e II estão corretas.
Alternativa correta: B.
Q60
Ângulos de reflexão e refração
A figura acima representa um raio de luz atingindo uma superfície e sofrendo, simultaneamente, reflexão e refração. Os ângulos de reflexão e refração são, respectivamente, iguais a
A)30º e 60º.
B)30º e 30º.
C)60º e 30º.
D)60º e 60º.
E)45º e 30º.
Gabarito oficial · 30/11/2017 · Tarde · Grupos I, IV, V e VI
A
Resolução comentada
Os ângulos ópticos são medidos em relação à normal. O raio incidente forma 60° com a superfície.
