Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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PUC-Campinas · Geral 2011.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Pontifícia Universidade Católica de Campinas

Vestibular 1º Semestre 2011 · Geral · Física (Q20, Q40, Q45, Q47, Q50) — prova de 27/11/2010 — resolução comentada Método TEF.

Q20
Deslocamento da imagem com um espelho móvel

Nos espelhos planos, os objetos e suas respectivas imagens constituem figuras enantiomorfas. Suponha que uma pessoa está a 2,0 m de um espelho plano vertical. Num dado instante, o espelho começa a se mover paralelamente à posição inicial, afastando-se da pessoa, com velocidade constante de 4,0 cm/s. Após 5,0 minutos, a distância entre as imagens da pessoa fornecidas pelo espelho (a atual e a primitiva), em metros, vale

A)14
B)18
C)20
D)24
E)28

Gabarito oficial — Geral, 27/11/2010

D
Resolução comentada

Convertemos o intervalo para segundos e calculamos o deslocamento do espelho.

$$\Delta t=5{,}0\,\mathrm{min}=300\,\mathrm s$$

$$\Delta x_e=4{,}0\cdot300=1200\,\mathrm{cm}=12\,\mathrm m$$

Para uma pessoa fixa, a posição da imagem muda duas vezes o deslocamento do espelho.

$$\Delta x_i=2\Delta x_e=24\,\mathrm m$$

A distância inicial de 2 m não altera a separação entre a imagem inicial e a final.

Alternativa correta: D.

Q40
Soma vetorial em uma malha

Analise o esquema abaixo, em que cada quadrícula corresponde a uma unidade em ambas as direções. O vetor resultante ou soma vetorial das três medidas representadas tem módulo:

Malha unitária com vetores: inclinado dois quadrados para a direita e seis para cima, vertical seis para cima e horizontal sete para a esquerda.
A)11
B)13
C)15
D)17
E)19

Gabarito oficial — Geral, 27/11/2010

B
Resolução comentada

Usando uma unidade por quadrícula, lemos as componentes dos três vetores: o inclinado tem (2,6), o vertical (0,6) e o horizontal (−7,0).

Somamos as componentes separadamente.

$$R_x=2+0-7=-5$$

$$R_y=6+6+0=12$$

$$R=\sqrt{(-5)^2+12^2}=13$$

A soma dos comprimentos dos vetores não fornece o módulo da resultante.

Alternativa correta: B.

Q45
Intervalo de força que mantém um bloco em equilíbrio

Um bloco de massa 200 kg se encontra em equilíbrio estático sobre um plano inclinado, como mostra a figura. F θ Dados: senθ = 0,60 cosθ = 0,80 g = 10 m/s² São feitas as seguintes afirmações: I. Se não houver atrito entre o bloco e o plano, a força F , paralela ao plano, deve ter intensidade de 1600 N. II. Se o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano for igual a 0,50, a intensidade de F pode variar de 400 N a 2000 N. III. Se a força F não existisse, o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano deveria ser, no mínimo, igual a 0,75. É correto o que se afirma SOMENTE em

Bloco em um plano inclinado de ângulo theta, com força F aplicada para cima ao longo do plano.
A)I.
B)II.
C)III.
D)I e II.
E)II e III.

Gabarito oficial — Geral, 27/11/2010

E
Resolução comentada

O peso tem componente paralela ao plano de 1200 N, enquanto a normal é 1600 N.

$$P_{par}=200\cdot10\cdot0{,}60=1200\,\mathrm N$$

$$N=200\cdot10\cdot0{,}80=1600\,\mathrm N$$

I é falsa: sem atrito, F deve ser 1200 N, não 1600 N.

Para μ=0,50, o atrito estático pode ter módulo até:

$$f_{max}=0{,}50\cdot1600=800\,\mathrm N$$

O atrito pode apontar para cima ou para baixo conforme a tendência de movimento.

$$1200-800\le F\le1200+800$$

$$400\le F\le2000\,\mathrm N$$

II é verdadeira. Sem F, a condição mínima para o atrito equilibrar a componente do peso é:

$$\mu_{min}=\frac{1200}{1600}=0{,}75$$

III também é verdadeira; somente II e III estão corretas.

Alternativa correta: E.

Q47
Número de ciclos por grama de combustível

Uma máquina térmica converte parte da energia fornecida a ela sob forma de calor em trabalho, dissipando para o ambiente a outra parte. Certo motor funciona de acordo com o ciclo representado na figura, com rendimento de 25%, utilizando um combustível de poder calorífico 24 kJ/g. O consumo de 1 g de combustível permite a realização de:

Ciclo horário em p por V: aresta superior de 0,40 a 0,70 em pressão 3; inferior de 0,90 a 1,20 em pressão 1; escalas 10^-3 m³ e 10^5 Pa.
A)10 ciclos.
B)25 ciclos.
C)100 ciclos.
D)400 ciclos.
E)1000 ciclos.

Gabarito oficial — Geral, 27/11/2010

C
Resolução comentada

O trabalho por ciclo é a área interna do paralelogramo no gráfico p × V.

$$\Delta p=(3{,}0-1{,}0)10^5=2{,}0\times10^5\,\mathrm{Pa}$$

A base horizontal do ciclo mede 0,30×10⁻³ m³.

$$W_c=2{,}0\times10^5\cdot0{,}30\times10^{-3}=60\,\mathrm J$$

Um grama de combustível fornece 24000 J de calor. Com rendimento de 25%, a energia útil é:

$$W_{total}=0{,}25\cdot24000=6000\,\mathrm J$$

$$n=\frac{6000}{60}=100\text{ ciclos}$$

Alternativa correta: C.

Q50
Distância de deriva de elétrons num fio

Um fio de cobre de diâmetro 3,5 mm é percorrido por corrente de 4,0 A. Há no fio $9{,}0\times10^{21}$ elétrons livres por cm³ e o módulo da carga de um elétron vale $1{,}6\times10^{-19}$ C. Use π=3,1. A distância de deriva percorrida por um desses elétrons em uma hora é, aproximadamente, em metros:

A)1,0
B)10
C)$1{,}0\times10^2$
D)$1{,}0\times10^3$
E)$1{,}0\times10^4$

Gabarito oficial — Geral, 27/11/2010

A
Resolução comentada

A corrente corresponde à carga que atravessa uma seção do fio por segundo. O modelo de deriva usa I=neAvd.

Convertendo a densidade de portadores:

$$n=9{,}0\times10^{21}\,\mathrm{cm^{-3}}=9{,}0\times10^{27}\,\mathrm{m^{-3}}$$

O raio do fio é metade de 3,5 mm.

$$A=3{,}1(1{,}75\times10^{-3})^2\approx9{,}49\times10^{-6}\,\mathrm{m^2}$$

$$v_d=\frac I{neA}\approx2{,}93\times10^{-4}\,\mathrm{m/s}$$

Em uma hora:

$$d=v_d\Delta t\approx2{,}93\times10^{-4}\cdot3600\approx1{,}05\,\mathrm m$$

Essa é a distância de deriva média associada à corrente, não o percurso microscópico aleatório completo de um elétron.

Alternativa correta: A.

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