Metodista 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Metodista de São Paulo
Prova tradicional · Processo Seletivo 2011.1 · questões de Física (Q33–36) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Universidade Metodista de São Paulo (UMESP)
Prova tradicional · ingresso 2011.1
Prova aplicada em 04/12/2010
Física: questões 33 a 36
Q33
Mecânica — Impulso e quantidade de movimento — Área no gráfico força × tempo
Um objeto de massa m = 2 kg colide perpendicularmente com um anteparo, retornando na mesma direção. A força aplicada e função do tempo está representada no gráfico abaixo, através do qual podemos afirmar que o módulo da variação da quantidade de movimento sofrida pelo objeto foi de
A)0 kg · m/s.
B)12,5 kg · m/s.
C)25,0 kg · m/s.
D)62,5 kg · m/s.
E)50,0 kg · m/s.
Gabarito oficial — Metodista 2011.1 — Q33
C
Resolução
O teorema do impulso relaciona a variação da quantidade de movimento à integral da força resultante durante a colisão. No gráfico de força por tempo, essa integral é a área sob a curva.
A área é triangular, com base de \(0{,}1\,\text{s}\) e altura de \(500\,\text{N}\). Assim, \(|\Delta p|=\frac{1}{2}(0{,}1\,\text{s})(500\,\text{N})=25\,\text{N·s}=25\,\text{kg·m/s}\). A massa já é dispensável porque o gráfico permite calcular diretamente o impulso. Alternativa C.
Q34
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático no limiar
O bloco da figura abaixo tem massa igual a 5 kg e está sobre uma mesa horizontal que apresenta coeficientes de atrito estático de 0,2 e cinético de 0,15. Aplica-se ao bloco uma força F de 10 N. Utilizando-se a lei fundamental da dinâmica (2ª Lei de Newton) e \(g=10\,\text{m/s}^2\), podemos afirmar que o valor da força de atrito (Fa) no sistema indicado é
(Dado \(g=10\,\text{m/s}^2\).)
A)7,5 N.
B)10 N.
C)2,5 N.
D)5,0 N.
E)15 N.
Gabarito oficial — Metodista 2011.1 — Q34
B
Resolução
A normal equilibra o peso, pois o bloco permanece apoiado na mesa e a força aplicada é horizontal. Logo, \(N=mg=5\cdot10=50\,\text{N}\).
Para o bloco inicialmente em repouso, o atrito estático se ajusta até \(f_{e,\max}=\mu_eN=0{,}2\cdot50=10\,\text{N}\). A força aplicada tem exatamente esse valor, de modo que o atrito pode equilibrá-la no limiar do deslizamento. Os \(7{,}5\,\text{N}\) do atrito cinético valeriam se o bloco já estivesse deslizando. Alternativa B.
Q35
Eletricidade — Eletrodinâmica — Unidades de corrente elétrica
A unidade da intensidade de corrente elétrica no SI é o ampère (A), que equivale ao C/s (coulomb/segundo). Sabendo-se que \(e=1{,}6\cdot10^{-19}\,\text{C}\), indique, dentre as opções abaixo, a INCORRETA.
E)\(1\,\text{A}=10^9\,\text{nA}\) (nA = nanoampère).
Gabarito oficial — Metodista 2011.1 — Q35
Anulada
Resolução
Uma corrente de \(1\,\text{A}\) corresponde a \(1\,\text{C/s}\). Dividindo pela carga elementar, obtemos \(6{,}25\times10^{18}\) cargas por segundo, como em A.
Os prefixos mili, micro e nano correspondem a \(10^{-3}\), \(10^{-6}\) e \(10^{-9}\), respectivamente. Assim, B, C e E estão corretas. Como \(1\,\mu\text{A}=10^{-6}\,\text{A}=10^{-3}\,\text{mA}\), a igualdade impressa em D é incorreta. O gabarito oficial registra a questão como anulada.
Q36
Termologia — Termodinâmica — Balanço de energia em máquinas térmicas
A figura abaixo representa uma máquina de Carnot, operando entre duas fontes térmicas Q₂ e Q₁, cujas temperaturas são T₂ e T₁, respectivamente.
Cinco grupos de alunos, após a realização de um experimento em laboratório sobre uma máquina de Carnot, chegam às seguintes conclusões a respeito de Q₂, W, Q₁ e do rendimento dessa máquina.
Resultados dos cinco grupos
Grandeza
GRUPO 1
GRUPO 2
GRUPO 3
GRUPO 4
GRUPO 5
Q₂ (J)
1000
500
800
400
1000
W (J)
800
375
720
500
750
Q₁ (J)
200
125
80
100
250
Rendimento
80%
75%
90%
80%
75%
Observando os resultados obtidos, podemos concluir que o grupo que certamente fez observações e/ ou anotações erradas foi o grupo
A)A.
B)B.
C)C.
D)D.
E)E.
Gabarito oficial — Metodista 2011.1 — Q36
D
Resolução
Pelo esquema, \(Q_2\) é o calor recebido e \(Q_1\) é o calor rejeitado. Em um ciclo completo, a variação da energia interna é nula, de modo que \(W=Q_2-Q_1\). O rendimento deve ser \(\eta=W/Q_2\).
Para o grupo 4, os valores de calor exigem \(W=400-100=300\,\text{J}\) e \(\eta=300/400=75\%\). A tabela registra \(500\,\text{J}\) e \(80\%\). Os demais grupos satisfazem as duas relações com seus próprios valores. A tabela usa números para os grupos e as alternativas usam letras. O grupo 4 corresponde à quarta alternativa, D.
