Vestibular 2014 · Questões de Física da 1ª Fase, Q31 a Q36 — resolução comentada Método TEF.
Q31
Cinemática — Velocidade escalar média
TEXTO PARA AS QUESTÕES 31 E 32
Andar de bondinho no complexo do Pão de Açúcar no Rio de Janeiro é um dos passeios aéreos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Pão de Açúcar é constituído de um único bloco de granito, despido de vegetação em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhões de anos.
O passeio completo no complexo do Pão de Açúcar inclui um trecho de bondinho de aproximadamente $540\text{ m}$, da Praia Vermelha ao Morro da Urca, uma caminhada até a segunda estação no Morro da Urca, e um segundo trecho de bondinho de cerca de $720\text{ m}$, do Morro da Urca ao Pão de Açúcar. A velocidade escalar média do bondinho no primeiro trecho é $v_1=10{,}8\text{ km/h}$ e, no segundo, é $v_2=14{,}4\text{ km/h}$. Supondo que, em certo dia, o tempo gasto na caminhada no Morro da Urca somado ao tempo de espera nas estações é de 30 minutos, o tempo total do passeio completo da Praia Vermelha até o Pão de Açúcar será igual a
A) $33\text{ min}$.
B) $36\text{ min}$.
C) $42\text{ min}$.
D) $50\text{ min}$.
Resposta — UNICAMP 2014 — 1ª Fase (Q31)
Alternativa B — $36\text{ min}$.
Resolução
No primeiro trecho, $10{,}8\text{ km/h}=3{,}0\text{ m/s}$. Logo,
Somando os dois trechos aos $30\text{ min}$ de caminhada e espera:
$t=3+30+3=36\text{ min}$.
Alternativa B.
Q32
Mecânica — Energia potencial gravitacional
TEXTO PARA AS QUESTÕES 31 E 32
Andar de bondinho no complexo do Pão de Açúcar no Rio de Janeiro é um dos passeios aéreos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Pão de Açúcar é constituído de um único bloco de granito, despido de vegetação em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhões de anos.
A altura do Morro da Urca é de $220\text{ m}$ e a altura do Pão de Açúcar é de cerca de $400\text{ m}$, ambas em relação ao solo. A variação da energia potencial gravitacional do bondinho com passageiros de massa total $M=5000\text{ kg}$, no segundo trecho do passeio, é
(Use $g=10\text{ m/s}^2$.)
A) $11\times10^6\text{ J}$.
B) $20\times10^6\text{ J}$.
C) $31\times10^6\text{ J}$.
D) $9\times10^6\text{ J}$.
Resposta — UNICAMP 2014 — 1ª Fase (Q32)
Alternativa D — $9\times10^6\text{ J}$.
Resolução
A variação de altura no segundo trecho é
$\Delta h=400-220=180\text{ m}$.
A variação da energia potencial gravitacional vale
As máquinas cortadeiras e colheitadeiras de cana-de-açúcar podem substituir dezenas de trabalhadores rurais, o que pode alterar de forma significativa a relação de trabalho nas lavouras de cana-de-açúcar. A pá cortadeira da máquina ilustrada na figura abaixo gira em movimento circular uniforme a uma frequência de 300 rpm. A velocidade de um ponto extremo P da pá vale
(Considere $\pi\approx3$.)
A) $9\text{ m/s}$.
B) $15\text{ m/s}$.
C) $18\text{ m/s}$.
D) $60\text{ m/s}$.
Resposta — UNICAMP 2014 — 1ª Fase (Q33)
Alternativa C — $18\text{ m/s}$.
Resolução
A frequência de $300\text{ rpm}$ corresponde a
$f=\dfrac{300}{60}=5\text{ Hz}$.
O raio da trajetória do ponto P é $R=60\text{ cm}=0{,}60\text{ m}$.
No movimento circular uniforme,
$v=2\pi Rf$.
$v=2\cdot3\cdot0{,}60\cdot5=18\text{ m/s}$.
Alternativa C.
Q34
Hidrostática — Empuxo e centro de massa
Uma boia de sinalização marítima muito simples pode ser construída unindo-se dois cilindros de mesmas dimensões e de densidades diferentes, sendo um de densidade menor e outro de densidade maior que a da água, tal como esquematizado na figura abaixo. Submergindo-se totalmente esta boia de sinalização na água, quais serão os pontos efetivos mais prováveis de aplicação das forças Peso e Empuxo?
A) Peso em C e Empuxo em B.
B) Peso em B e Empuxo em B.
C) Peso em C e Empuxo em A.
D) Peso em B e Empuxo em C.
Resposta — UNICAMP 2014 — 1ª Fase (Q34)
Alternativa A — Peso em C e Empuxo em B.
Resolução
O empuxo resultante atua no centro de empuxo, isto é, no centro geométrico do volume de fluido deslocado. Como os dois cilindros possuem as mesmas dimensões e a boia está totalmente submersa, esse ponto corresponde ao centro geométrico da boia: B.
O peso atua no centro de massa. Como o cilindro da direita é mais denso, o centro de massa do conjunto fica deslocado para esse lado, correspondendo ao ponto C.
Logo, o peso atua em C e o empuxo em B.
Alternativa A.
Q35
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas
A tecnologia de telefonia celular 4G passou a ser utilizada no Brasil em 2013, como parte da iniciativa de melhoria geral dos serviços no Brasil, em preparação para a Copa do Mundo de 2014. Algumas operadoras inauguraram serviços com ondas eletromagnéticas na frequência de $40\text{ MHz}$. Sendo a velocidade da luz no vácuo $c=3{,}0\times10^8\text{ m/s}$, o comprimento de onda dessas ondas eletromagnéticas é
A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado $a$, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura
A)
B)
C)
D)
Resposta — UNICAMP 2014 — 1ª Fase (Q36)
Alternativa D.
Resolução
A carga central A é negativa. Portanto, ela é atraída pelas duas cargas $+q$ da esquerda e repelida pelas duas cargas $-2q$ da direita.
Em cada par, as componentes verticais das forças se anulam por simetria. As componentes horizontais apontam todas para a esquerda.
Assim, a força elétrica resultante é horizontal e orientada para a esquerda, exatamente como representado na figura d).
