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PUC-Campinas · Geral 2013.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Pontifícia Universidade Católica de Campinas

Vestibular 1º Semestre 2013 · Geral · Física (Q24, Q33, Q36, Q37, Q38, Q50) — prova de 01/12/2012 — resolução comentada Método TEF.

Q24
Sentido da corrente em uma espira em rotação

Uma espira retangular MNPQ gira para gerar energia elétrica em uma região de campo magnético $\vec B$ dirigido para a direita. Ela gira em torno do eixo Y no sentido indicado: o lado MN entra no plano da folha e o lado PQ sai dele. Para o instante representado, é correto afirmar que:

Espira MNPQ com P e N nos vértices superiores, Q e M nos inferiores; B para a direita e eixo Y vertical.
A)no lado MN da espira, o potencial elétrico do ponto M é menor que o de N.
B)no lado PQ da espira, a extremidade P fica eletrizada negativamente e o Q, positivamente.
C)os lados MN e PQ equivalem a duas baterias associadas em paralelo.
D)a força magnética que atua no lado PQ da espira é perpendicular ao plano da folha e saindo dele.
E)a corrente elétrica induzida na espira tem o sentido N → M → Q → P.

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

E
Resolução comentada

O campo magnético aponta para a direita. O lado MN entra na folha; a força magnética sobre cargas positivas nesse lado aponta para baixo, em direção a M.

No lado PQ, que sai da folha, a força sobre cargas positivas aponta para cima, em direção a P. Assim, M e P ficam em potencial maior que N e Q, respectivamente.

A circulação da corrente convencional resultante é N → M → Q → P, fechando o percurso pela espira.

A força magnética que se opõe ao movimento do lado PQ aponta para dentro da folha, em acordo com a oposição à rotação descrita pela lei de Lenz.

Alternativa correta: E.

Q33
Comprimento de onda de uma onda sonora

Aviões supersônicos podem viajar a velocidade superior à do som no ar, aproximadamente, $1{,}2\times10^3$ km/h. Ao ultrapassar essa velocidade, e enquanto voar com velocidade supersônica, há a produção de uma onda de choque que produz um estrondo e transfere ao ar muita energia, capaz de causar a quebra de vidros de janelas. Uma onda de choque, que se propaga com a velocidade do som no ar com frequência de 165 Hz, tem comprimento de onda, em m, de

A)0,50.
B)1,0.
C)2,0.
D)3,0.
E)4,0

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

C
Resolução comentada

Convertemos a velocidade do som dada em km/h para m/s.

$$v=\frac{1{,}2\times10^3}{3{,}6}\approx333\,\mathrm{m/s}$$

$$\lambda=\frac vf$$

$$\lambda=\frac{333}{165}\approx2{,}0\,\mathrm m$$

A descrição de onda de choque contextualiza a situação; a relação v=fλ usa os valores fornecidos.

Alternativa correta: C.

Q36
Energia para aquecer e vaporizar água

Considere 0,50 kg de água, inicialmente a 20 °C, sendo totalmente vaporizada a 100 °C, à pressão atmosférica normal. Use $c=4{,}2\times10^3\,\mathrm{J/(kg\cdot{}^\circ C)}$ e $L=2{,}26\times10^6\,\mathrm{J/kg}$. A energia recebida até a vaporização total, em joules, é:

A)$1{,}68\times10^3$
B)$2{,}81\times10^3$
C)$1{,}13\times10^6$
D)$1{,}30\times10^6$
E)$2{,}60\times10^6$

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

D
Resolução comentada

O processo tem duas etapas: aquecer a água de 20 °C a 100 °C e depois vaporizar toda a massa.

$$Q_1=mc\Delta T$$

$$Q_1=0{,}50\cdot4{,}2\times10^3\cdot80=1{,}68\times10^5\,\mathrm J$$

$$Q_2=mL=0{,}50\cdot2{,}26\times10^6=1{,}13\times10^6\,\mathrm J$$

$$Q_{total}=Q_1+Q_2=1{,}298\times10^6\,\mathrm J$$

O valor aproximado é 1,30×10⁶ J. Durante a vaporização, a energia recebida muda a fase sem elevar a temperatura.

Alternativa correta: D.

Q37
Velocidades angulares de duas engrenagens

As rodas dentadas constituem engrenagens úteis para a transmissão de movimento. Duas rodas dentadas perfeitamente ajustadas são denominadas A e B. Enquanto a roda A, de 144 dentes, gira em torno de seu eixo com velocidade angular de 0,21 rad/s, a roda B, de 126 dentes, tem velocidade angular em torno de seu eixo, em rad/s, de

A)0,18.
B)0,21.
C)0,24.
D)0,28.
E)0,31.

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

C
Resolução comentada

Engrenagens ajustadas transmitem o mesmo número de dentes por segundo. Logo:

$$N_A\omega_A=N_B\omega_B$$

$$\omega_B=\frac{144}{126}\cdot0{,}21=0{,}24\,\mathrm{rad/s}$$

A roda menor gira mais rapidamente e, por contato direto, em sentido oposto. A pergunta solicita apenas o módulo da velocidade angular.

Alternativa correta: C.

Q38
Distância percorrida por uma bicicleta

A roda dentada acoplada aos pedais de uma bicicleta possui 49 dentes. Essa roda está ligada, por meio de uma corrente, a uma outra roda dentada, acoplada à roda traseira da bicicleta, e que possui 21 dentes. Desconsiderando qualquer tipo de deslizamento do pneu da bicicleta no chão e considerando apenas o movimento da bicicleta gerado pelas pedaladas, uma pessoa que pedalar o suficiente para que a roda dentada acoplada aos pedais gire 6 voltas completas, fará com que a bicicleta, cujas rodas têm comprimento aproximado de 1,8 m, percorra a distância, em metros, de, aproximadamente,

A)6.
B)15.
C)20.
D)25.
E)32.

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

D
Resolução comentada

A corrente leva o mesmo número de dentes da coroa e do pinhão. Para seis voltas da coroa:

$$n_{roda}=6\cdot\frac{49}{21}=14\text{ voltas}$$

A roda traseira gira com o pinhão. Sem deslizamento, cada volta corresponde a um comprimento de circunferência de 1,8 m.

$$d=14\cdot1{,}8=25{,}2\,\mathrm m$$

A distância aproximada é 25 m.

Alternativa correta: D.

Q50
Distância focal da lente de um projetor

Em um velho projetor de cinema, assim como no de um slide, o elemento principal é a lente. Em um projetor de slides, uma fonte de luz intensa ilumina o slide situado entre a fonte e a lente do projetor. Dispondo o projetor de forma que a distância entre o slide e a tela de projeção seja de 8,0 metros, obtém-se uma imagem nítida projetada na tela e ampliada 15 vezes. Nestas condições, é correto afirmar que a lente do projetor tem distância focal de, aproximadamente,

A)50 cm e é divergente.
B)50 cm e é convergente.
C)75 cm e é divergente.
D)75 cm e é convergente.
E)90 cm e é divergente. Dado: Constante de Avogadro = 6,0 x 1023 mol-1 18 REDAÇÃO INSTRUÇÕES GERAIS I. Dos cuidados gerais a serem tomados pelos candidatos: 1. Leia atentamente as propostas, escolhendo uma das três para sua prova de Redação. 2. Escreva, na primeira linha do formulário de redação, o número da proposta escolhida e dê um título ao texto. 3. Redija seu texto à tinta (em preto). 4. Apresente o texto redigido com letra legível (cursiva ou de forma), em padrão estético conveniente (margens, paragrafação etc.). 5. Não coloque o seu nome na folha de redação. 6. Tenha como padrão básico o mínimo de 30 (trinta) linhas. II. Da elaboração da redação: 1. Atenda, com cuidado, em todos os seus aspectos, à proposta escolhida. Às redações que não atenderem à proposta (adequação ao tema e ao gênero de texto) será atribuída nota zero. 2. Empregue nível de linguagem apropriado à sua escolha. 3. Estruture seu texto utilizando recursos gramaticais e vocabulário adequados. Lembre-se de que o uso correto de pronomes e de conjunções mantém a coesão textual. 4. Seja claro e coerente na exposição de suas ideias. III. Das propostas: PROPOSTA I − DISSERTAÇÃO Leia o editorial abaixo procurando apreender o tema nele desenvolvido. Em seguida, elabore uma dissertação, na qual você exporá, de modo claro e coerente, suas ideias acerca desse tema. O problema da obesidade infantil é grave e não tem solução fácil. O Brasil segue a mesma rota epidêmica dos EUA. Lá, demógrafos chegam a prever que, devido às doenças associadas ao excesso de peso, as gerações futuras viverão menos anos do que as de seus pais. Salvo se uma droga milagrosa for descoberta, a melhor forma de enfrentar o problema é uma combinação de menor ingestão de calorias com maior dispêndio energético (atividade física). Como ambas contrariam nossos apetites naturais, um incentivo do poder público pode ser útil. Não se trata de promover o paternalismo do Estado. O mundo moderno oferece ferramentas tributárias e mercadológicas para que autoridades possam atuar de forma eficaz e não autoritária. Os mais óbvios instrumentos são os impostos. Em vez de concentrar a atenção sobre medidas de alcance na melhor das hipóteses limitado, como restrições à publicidade para o público infantil (decisões de compra costumam caber aos pais), seria melhor elaborar uma mescla de incentivos e gravames* que favoreça a alimentação equilibrada e deixar a propaganda na esfera da autorregulamentação. 19 Vilões nutricionais, como refrigerantes e salgadinhos industrializados, em vez de banidos, como sugerem os mais afoitos, deveriam ter a carga de impostos majorada. Alimentos saudáveis, como frutas e legumes, poderiam ser agraciados com subvenções. É possível até mesmo, por essa via, tornar um pouco mais benignos produtos hoje insalubres. Bastaria fixar as alíquotas de acordo com a quantidade de nutrientes deletérios, como sódio e gorduras saturadas, presente no alimento. A abordagem fiscal não obrigaria ninguém a fazer o que não queira. Ao confiar na autonomia do cidadão e na autorregulamentação da indústria, tem mais chance de dar certo. E ainda dá aos fabricantes a oportunidade de veicular peças publicitárias que enfatizem a preocupação com a qualidade nutricional de seus produtos, o que contribuiria para fomentar a cultura da alimentação saudável. Obs.*gravames − impostos pesados (Folha de S.Paulo, A2 opinião, sexta-feira, 10 de agosto de 2012) PROPOSTA II − DISSERTAÇÃO Leia com atenção os textos seguintes. I. Talvez uma característica essencial de nosso tempo seja o valor absoluto que se dá ao fenômeno da conectividade. Explico-me: parece que hoje a vida de cada um depende de estarmos conectados a algo ou a alguém, via celular, internet, videogame, i-pod, tv interativa, ou o que seja. É como se nossa identidade mesma se firmasse a partir de alguma conexão, por meio de algum suporte eletrônico, com o meio externo. Que fim levou a tal da vida interior? Ainda faz sentido falar nela? II. Quando vejo a vizinha, já velhinha e solitária, acionar seu laptop e vagarosamente digitar como quem reaprende a ler e a escrever, penso que estamos vivendo uma época em que a solidão humana vai sendo progressivamente afastada. Num toque de dedo acessamos o outro, os outros, o mundo, participando assim de uma comunidade verdadeiramente globalizada. A moderna socialização deixou para trás, parece que definitivamente, o triste confinamento dos indivíduos. Esses textos defendem posições opostas. Escreva uma dissertação em prosa, na qual você argumentará a favor da posição com a qual mais se identifica. PROPOSTA III − NARRAÇÃO Propõe-se que a narração se inicie assim: A cidade onde nasci, além de muito pequena, é também muito pacata e silenciosa. Delegacia e hospital só atendem a casos de rotina, sem nenhuma gravidade. Foi por isso que, quando o telefone tocou alternada e insistentemente nesses dois lugares, no exato momento em que todos na praça se despediam para ir dormir, o tumulto foi grande. Depois de breve interrupção, tocou também lá na igreja. Dê continuidade a esse relato, pondo em ação personagens que já estão sugeridas nesse início ou outras que preferir. Tente surpreender o leitor, tanto pela escolha do acontecimento, quanto pelo seu desfecho.

Gabarito oficial — Geral, 01/12/2012

B
Resolução comentada

A imagem projetada é real. O aumento em módulo de 15 implica p′=15p. A distância de 8 m é a soma das distâncias de objeto e de imagem.

$$p+p\prime=8{,}0$$

$$16p=8{,}0$$

$$p=0{,}50\,\mathrm m$$

$$p\prime=7{,}50\,\mathrm m$$

$$f=\frac{pp\prime}{p+p\prime}=\frac{0{,}50\cdot7{,}50}{8{,}0}=0{,}46875\,\mathrm m$$

O foco é aproximadamente 50 cm e a lente é convergente, compatível com a projeção de uma imagem real.

Alternativa correta: B.

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