Vestibular de Inverno 2023 · Física (Q30–Q32) — aplicação de 25/06/2023 — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Vestibular de Inverno 2023 da PUC-Campinas, aplicado em 25/06/2023. A seção de Física ocupa as questões 30 a 32 dentro da prova geral.
25/06/2023 · Prova Geral · Questões 30 a 32
Q30
Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação do momento linear: colisões
A quantidade de movimento, ou momento linear, é uma grandeza vetorial que corresponde ao produto da massa de um objeto pelo seu vetor velocidade. Essa grandeza se conserva nas colisões de dois objetos desde que forças externas possam ser desprezadas.
Considere que uma esfera A, de massa m, se desloca, da esquerda para a direita, com velocidade constante de módulo v sobre uma superfície sem atrito. Em dado momento, essa esfera colide frontalmente com outra esfera B, também de massa m e em repouso.
Fazem-se as seguintes hipóteses sobre os movimentos das esferas após a colisão:
A esfera B se move para a direita com velocidade de módulo v e a esfera A permanece em repouso.
As esferas permanecem unidas e se movem para a direita com velocidade de módulo .
A esfera A se move para a esquerda com velocidade de módulo e a esfera B se move para a direita também com velocidade de módulo .
Das hipóteses acima
A)apenas a III pode ocorrer.
B)apenas a I e a II podem ocorrer.
C)apenas a I e a III podem ocorrer.
D)apenas a II e a III podem ocorrer.
E)I, II e III podem ocorrer.
B — apenas a I e a II podem ocorrer.
Resolução comentada
A conservação do momento linear exige que o momento total após a colisão seja igual ao momento inicial .
Hipótese I: A fica em repouso, B se move com v.
A energia cinética também se conserva (), logo trata-se de uma colisão elástica — fisicamente possível. ✓
Hipótese II: As esferas ficam unidas e se movem com .
A energia cinética final : há perda de energia (colisão perfeitamente inelástica) — fisicamente possível. ✓
Hipótese III: A vai para a esquerda com , B vai para a direita com .
O momento não se conserva. Hipótese impossível. ✗
apenas as hipóteses I e II podem ocorrer.
Q31
Eletricidade — Eletrostática — Quantização da carga elétrica
Um objeto inicialmente neutro foi eletrizado, tendo perdido elétrons nesse processo. Denominando a carga elétrica elementar como e, um valor possível para a carga elétrica adquirida por esse objeto após essa eletrização é
A)
B)
C)
D)
E)
D —
Resolução comentada
Dois critérios devem ser satisfeitos simultaneamente:
Sinal positivo: o objeto perdeu elétrons — partículas de carga negativa —, ficando com deficiência de elétrons em relação aos prótons → carga resultante positiva.
Múltiplo inteiro de e: a carga elétrica é quantizada — só pode assumir valores da forma , com .
Verificando cada alternativa:
A: — negativo → ✗
B: — positivo, mas 45,6 não é inteiro → ✗
C: — negativo → ✗
D: — positivo e inteiro → ✓
E: — negativo → ✗
A única alternativa compatível com a perda de elétrons e com a quantização da carga é +315e.
Q32
Mecânica — Trabalho e Energia — Transformações de energia
Para responder a esta questão, considere o infográfico a seguir.
USINA POLIVALENTE — sistema que gera simultaneamente energia elétrica e água dessalinizada
A imagem ilustra um processo no qual ocorrem transformações de energia, entre elas:
A)térmica em elétrica e elétrica em radiante.
B)radiante em elétrica e elétrica em térmica.
C)térmica em elétrica e térmica em radiante.
D)radiante em elétrica e térmica em radiante.
E)radiante em térmica e radiante em elétrica.
E — radiante em térmica e radiante em elétrica.
Resolução comentada
O infográfico descreve dois processos de conversão de energia a partir da mesma fonte (energia solar radiante):
Radiante → Elétrica: o painel fotovoltaico de alta concentração converte a radiação solar em 5 kW de eletricidade (efeito fotovoltaico).
Radiante → Térmica: parte da energia solar é captada pelos três coletores solares e pelos microtrocadores de calor, gerando 8 kWt de energia térmica para aquecer a água salgada destinada ao dessalinizador.
Em nenhuma etapa descrita ocorre conversão de elétrica em radiante nem de térmica em radiante. As duas transformações presentes são radiante → térmica e radiante → elétrica, descritas na alternativa E.
