Provas Anteriores | PUC-SP 2018.1 | Física

Q10

Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de resistores e curto-circuito

Determine, em ohm, o valor da resistência do resistor equivalente da associação abaixo:

Associação de seis resistores de 12 ohms entre os terminais A e B, com ramos superiores e inferiores de fio ideal

A)0

B)12

C)24

D)36

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q10)

Resolução

O fio ideal inferior liga diretamente o terminal A ao nó imediatamente anterior ao último resistor de $12\,\Omega$. Esses dois pontos, portanto, pertencem ao mesmo nó elétrico e têm o mesmo potencial.

Todo o conjunto de resistores situado à esquerda desse nó fica ligado ao circuito externo por um único nó: ele forma apenas malhas internas e não estabelece diferença de potencial entre A e B.

Assim, entre A e B resta efetivamente apenas o último resistor de $12\,\Omega$.

$R_{eq}=12\,\Omega$.

Alternativa correta: B.

Q11

Óptica — Princípios da Óptica — Eclipse solar e fases da Lua

A ocorrência do eclipse da figura só foi possível porque a Lua, além de estar alinhada com o Sol e a Terra, estava na fase

Eclipse solar total observado com a Lua entre a Terra e o Sol

A)quarto crescente.

B)quarto minguante.

C)nova.

D)cheia.

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q11)

Resolução

Em um eclipse solar, a Lua fica entre o Sol e a Terra. Essa configuração corresponde à fase de Lua nova.

O alinhamento precisa ocorrer próximo à linha dos nodos da órbita lunar para que a sombra da Lua alcance a Terra.

Alternativa correta: C.

Q12

Mecânica — Dinâmica — Atrito estático

Um objeto cúbico, maciço e homogêneo, de massa igual a 1500 g, está em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o objeto e a superfície é igual a 0,40. Uma força $F$, horizontal à superfície, é aplicada sobre o centro de massa desse objeto.

Que gráfico melhor representa a intensidade da força de atrito estático $F_{atrito}$ em função da intensidade $F$ da força aplicada? Considere as forças envolvidas em unidades do SI.

Quatro gráficos propostos para a força de atrito estático em função da força horizontal aplicada

A)gráfico A.

B)gráfico B.

C)gráfico C.

D)gráfico D.

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q12)

Resolução

Enquanto o bloco permanece em repouso, o atrito estático se ajusta à força aplicada:

$F_{atrito}=F$.

O valor máximo do atrito estático é

$F_{atrito,max}=\mu_eN=0{,}40\cdot(1{,}5\cdot10)=6\,\text{N}$.

Logo, para $0\le F\le6\,\text{N}$, o gráfico é uma reta de inclinação 1, partindo da origem e chegando ao ponto $(6,6)$.

Alternativa correta: C.

Q13

Termologia — Gases Ideais — Transformação isocórica de gás ideal

Uma determinada massa de gás perfeito está contida em um recipiente de capacidade 10,0 litros, sob pressão de 3,5 atm e temperatura inicial de 25,0 °C. Após sofrer uma transformação isocórica, sua pressão aumenta para 7,0 atm.

Determine a variação de temperatura da massa de gás, nas escalas Celsius e Fahrenheit, respectivamente, devido a essa transformação.

A)298 e 536,4.

B)298 e 568,4.

C)323 e 581,4.

D)323 e 613,4.

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q13)

Resolução

Em uma transformação isocórica de uma massa fixa de gás ideal, $P/T$ permanece constante, com a temperatura em kelvin.

$T_1=25+273=298\,\text{K}$.

Como a pressão dobra,

$\dfrac{P_2}{P_1}=\dfrac{T_2}{T_1}=2\Rightarrow T_2=596\,\text{K}$.

A variação de temperatura é

$\Delta T=596-298=298\,\text{K}=298\,°\text{C}$.

Para variações de temperatura, $\Delta T_F=\dfrac{9}{5}\Delta T_C$:

$\Delta T_F=1{,}8\cdot298=536{,}4\,°\text{F}$.

Alternativa correta: A.

Q14

Termologia — Calorimetria — Calorimetria e potência

Num dia de temperatura igual a 25 °C, uma forte descarga elétrica atingiu a ponta de captação central de um para-raios durante $1{,}2\times10^{-4}$ segundos, provocando a fusão de 400 g de sua massa que é de cobre.

Determine, em gigawatts, a potência média aproximada dessa descarga elétrica.

Terminal aéreo de captação de um para-raios

A)0,5.

B)1,0.

C)1,5.

D)2,0.

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q14)

Resolução

Primeiro, o cobre é aquecido de 25 °C até 1083 °C:

$\Delta T=1083-25=1058\,°\text{C}$.

$Q_1=mc\Delta T=400\cdot0{,}094\cdot1058\approx3{,}978\times10^4\,\text{cal}$.

Depois ocorre a fusão:

$Q_2=mL_f=400\cdot49=1{,}96\times10^4\,\text{cal}$.

$Q=Q_1+Q_2\approx5{,}938\times10^4\,\text{cal}\approx2{,}375\times10^5\,\text{J}$.

A potência média é

$P=\dfrac{Q}{\Delta t}=\dfrac{2{,}375\times10^5}{1{,}2\times10^{-4}}\approx1{,}98\times10^9\,\text{W}\approx2{,}0\,\text{GW}$.

Alternativa correta: D.

Q15

Eletricidade — Eletrodinâmica — Eletrodinâmica e calorimetria

Entre uma superfície metálica e uma bobina de Tesla é estabelecida uma diferença de potencial de $2{,}0\times10^6\,\text{V}$ que produz uma descarga elétrica de intensidade $2{,}0\times10^4\,\text{A}$ em um intervalo de tempo de 1 ms. Supondo que 5% da energia liberada por essa descarga pudesse ser armazenada e integralmente utilizada para produzir uma variação de 20 °C na temperatura da água contida em um recipiente de paredes adiabáticas e de capacidade térmica desprezível, determine quantos litros de água haveria no recipiente.

Descarga elétrica entre uma bobina de Tesla e uma superfície metálica

A)25.

B)50.

C)250.

D)500.

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q15)

Resolução

A energia elétrica liberada é

$E=UIt=(2{,}0\times10^6)(2{,}0\times10^4)(1{,}0\times10^{-3})=4{,}0\times10^7\,\text{J}$.

Apenas 5% é aproveitado:

$Q=0{,}05E=2{,}0\times10^6\,\text{J}$.

Como $c_{água}=1\,\text{cal/(g·°C)}=4\,\text{J/(g·°C)}$:

$Q=mc\Delta T\Rightarrow2{,}0\times10^6=m\cdot4\cdot20$.

$m=2{,}5\times10^4\,\text{g}=25\,\text{kg}$.

Com $\rho_{água}=1\,\text{kg/L}$, o volume é $25\,\text{L}$.

Alternativa correta: A.

Q16

Mecânica — Hidrodinâmica — Vazão

Por uma luva de redução de PVC, que fará parte de uma tubulação, passarão 180 litros de água por minuto. Os diâmetros internos dessa luva são 100 mm para a entrada e 60 mm para a saída da água.

Determine, em m/s, a velocidade aproximada de saída da água por essa luva.

Luva de redução de PVC com indicação de entrada e saída de água

A)0,8

B)1,1

C)1,8

D)4,1

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q16)

Resolução

A vazão volumétrica é

$Q=180\,\text{L/min}=0{,}180\,\text{m}^3/60\,\text{s}=3{,}0\times10^{-3}\,\text{m}^3/\text{s}$.

Na saída, $d=60\,\text{mm}$ e $r=0{,}030\,\text{m}$.

Com $\pi=3$,

$A=\pi r^2=3(0{,}030)^2=2{,}7\times10^{-3}\,\text{m}^2$.

Como $Q=Av$:

$v=\dfrac{3{,}0\times10^{-3}}{2{,}7\times10^{-3}}\approx1{,}1\,\text{m/s}$.

Alternativa correta: B.

Q17

Óptica — Reflexão e Espelhos — Espelhos esféricos

Considere dois espelhos esféricos, um côncavo e outro convexo, que obedeçam às condições de nitidez de Gauss. Esses espelhos possuem, em módulo, a mesma distância focal. De um objeto situado a uma distância $P_1$ da superfície refletora do espelho convexo, é conjugada uma imagem cujo aumento linear transversal é igual a $3/4$.

Determine o módulo da relação $P_2/P_1$, para que, quando esse mesmo objeto estiver distante $P_2$ da superfície refletora do espelho côncavo, seja obtido o mesmo aumento linear em módulo.

A)1

B)3

C)4

D)7

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q17)

Resolução

No espelho convexo, o aumento é positivo:

$A=-\dfrac{q_1}{P_1}=\dfrac34\Rightarrow q_1=-\dfrac34P_1$.

Pela equação dos espelhos:

$\dfrac1{f_c}=\dfrac1{P_1}+\dfrac1{q_1}=\dfrac1{P_1}-\dfrac4{3P_1}=-\dfrac1{3P_1}$.

Logo, $f_c=-3P_1$. Como os módulos das distâncias focais são iguais, o espelho côncavo possui $f=3P_1$.

Para o espelho côncavo produzir o mesmo aumento em módulo, a imagem é real e invertida:

$\left|A\right|=\dfrac{q_2}{P_2}=\dfrac34\Rightarrow q_2=\dfrac34P_2$.

Então

$\dfrac1{3P_1}=\dfrac1{P_2}+\dfrac1{(3/4)P_2}=\dfrac7{3P_2}$.

$P_2=7P_1$ e $\left|P_2/P_1\right|=7$.

Alternativa correta: D.

Q18

Mecânica — Cinemática — Lançamentos e energia

Duas esferas metálicas idênticas, de massas iguais a 1 kg, são disparadas simultaneamente do alto de uma plataforma de 3 m de altura em relação ao solo. A plataforma é retirada após os lançamentos. A esfera 1 é lançada verticalmente para cima com velocidade de módulo igual a 3 m/s. A esfera 2 é disparada obliquamente com velocidade de módulo igual a 20 m/s, formando 30° com o plano horizontal.

Determine, em relação ao solo, as energias potencial gravitacional e cinética, respectivamente, da Esfera 1, no exato momento em que a Esfera 2 atinge a altura máxima de seu movimento. Despreze o atrito com o ar.

Duas esferas lançadas do topo de uma plataforma de 3 metros: uma verticalmente para cima e outra obliquamente a 30 graus

A)10 J e 24,5 J

B)20 J e 14,5 J

C)40 J e 34,5 J

D)50 J e 84,5 J

Gabarito PUC-SP — 2018.1 (Q18)

Resolução

Para a esfera 2, a componente vertical inicial é

$v_{0y}=20\sin30^\circ=20\cdot0{,}5=10\,\text{m/s}$.

No ponto mais alto, $v_y=0$; portanto,

$0=10-10t\Rightarrow t=1\,\text{s}$.

Nesse mesmo instante, para a esfera 1:

$y=3+3(1)-\dfrac{10(1)^2}{2}=1\,\text{m}$.

Assim, sua energia potencial gravitacional é

$E_p=mgy=1\cdot10\cdot1=10\,\text{J}$.

A velocidade da esfera 1 é

$v=3-10(1)=-7\,\text{m/s}$, cujo módulo é $7\,\text{m/s}$.

Logo,

$E_c=\dfrac12mv^2=\dfrac12\cdot1\cdot49=24{,}5\,\text{J}$.

Alternativa correta: A.

PUC-SP 2018.1 | Verão — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova