Unitau 2015.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade de Taubaté
Medicina 2015.2 · Vestibular de Inverno · questões de Física (Q61–70) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Unitau Medicina · Inverno 2015 · 1ª fase · Física Q61–70.
Caderno “Medicina” do Vestibular de Inverno 2015 e gabarito oficial da 1ª fase (arquivos 2015.2_med e 2015.2_med_gab). Numeração, enunciados e alternativas preservados. Na Q68, o fundo amarelo do caderno foi removido da figura.
Q65: a expressão de $\theta(t)$ do enunciado está escrita com $\theta_0$ no lugar de $\theta_A$ na parcela constante, o que não é a lei de Newton usual, mas o item é resolvível com a expressão dada. Q68: as alternativas B e E aparecem idênticas no caderno; o gabarito oficial é preservado.
Q61
Mecânica — Dinâmica — Ação e reação em blocos em contato
A figura abaixo mostra dois objetos, cujas massas são $m_1 = 40\,\mathrm{kg}$ e $m_2 = 20\,\mathrm{kg}$, em duas situações diferentes.
Os módulos das forças $F$ e $F'$ são iguais a $120\,\mathrm{N}$. Portanto, em ambas as situações mostradas na figura, os blocos entram em movimento com uma aceleração de módulo igual a $2\,\mathrm{m/s^2}$, considerando desprezíveis os efeitos das forças de atrito e tomando a aceleração local da gravidade como $10\,\mathrm{m/s^2}$. Quando a força $F$ é aplicada sobre $m_1$, o bloco $m_1$ exerce uma força $F_{1(2)}$ sobre $m_2$; por sua vez, a massa $m_2$ reage exercendo uma força $F_{2(1)}$ sobre $m_1$. Quando a força $F'$ é aplicada sobre $m_2$, o bloco $m_2$ exerce uma força $F_{2(1)}$ sobre $m_1$; por sua vez, a massa $m_1$ reage exercendo uma força $F_{1(2)}$ sobre $m_1$. De acordo com a terceira lei de Newton (Lei de ação e reação), sabe-se que $F_{1(2)} = -F_{2(1)}$.
Sobre as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ é totalmente CORRETO afirmar:
A)Quando a força $F$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a quando a força $F'$ é aplicada sobre o sistema.
B)Quando a força $F$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $40\,\mathrm{N}$, ao passo que quando a força $F'$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $80\,\mathrm{N}$.
C)Quando a força $F$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $80\,\mathrm{N}$, ao passo que quando a força $F'$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $40\,\mathrm{N}$.
D)Quando a força $F$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $120\,\mathrm{N}$, ao passo que quando a força $F'$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $60\,\mathrm{N}$.
E)Quando a força $F$ é aplicada sobre o sistema, as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $60\,\mathrm{N}$, ao passo que quando a força $F'$ é aplicada sobre o sistema as intensidades das forças $F_{1(2)}$ e $F_{2(1)}$ são iguais a $120\,\mathrm{N}$.
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
O sistema tem massa total $60\,\mathrm{kg}$, e a aceleração é $a=120/60=2\,\mathrm{m/s^2}$ nas duas situações.
Com $F$ aplicada em $m_1$, a única força horizontal sobre $m_2$ é a que $m_1$ exerce sobre ele:
$$F_{1(2)}=m_2\,a$$
$$F_{1(2)}=20\cdot2$$
$$F_{1(2)}=40\,\mathrm{N}$$
Com $F'$ aplicada em $m_2$, a única força horizontal sobre $m_1$ é a que $m_2$ exerce sobre ele:
$$F_{2(1)}=m_1\,a$$
$$F_{2(1)}=40\cdot2$$
$$F_{2(1)}=80\,\mathrm{N}$$
Em cada situação, a reação tem o mesmo módulo da ação, conforme a terceira lei.
Alternativa correta: B.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Segunda e terceira leis para blocos.
M · Matemática — 1
Produtos por aceleração dois.
E · Etapas — 3
Isolar bloco não empurrado em duas configurações.
C · Contexto — 2
Força aplicada muda de bloco.
S · Sacada — 1
Ação e reação iguais em cada experiência, não entre experiências.
D · Distratores — 3
40 e 80 N aparecem trocados.
R · Relações — 0
Somente dinâmica.
Q62
Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado com atrito
Para responder a esta questão, considere:
Dados: $\mathrm{sen}(45^\circ) = 0{,}71$ e $\cos(45^\circ) = 0{,}71$
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, é abandonado, a partir do repouso, apoiado sobre a superfície de um plano inclinado. O objeto cai, deslizando sobre a superfície do plano, sob a ação da força gravitacional terrestre e das forças de atrito entre as superfícies do objeto e do plano. A inclinação do plano inclinado é de $45^\circ$, o coeficiente de atrito entre as superfícies do objeto e do plano é igual a $0{,}3$ e o módulo da aceleração local da gravidade igual a $10\,\mathrm{m/s^2}$. O efeito do atrito sobre a aceleração de descida do bloco, em comparação ao caso em que o atrito é desprezível,
A)aumenta o módulo da aceleração em 30%
B)aumenta o módulo da aceleração em 20%
C)reduz o módulo da aceleração em 10%
D)reduz o módulo da aceleração em 20%
E)reduz o módulo da aceleração em 30%
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
Sem atrito, $a_0=g\,\mathrm{sen}\,\theta$. Com atrito cinético:
A aceleração com atrito é 70% da aceleração sem atrito, ou seja, houve redução de 30%.
Alternativa correta: E.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Atrito cinético e componente do peso.
M · Matemática — 2
Razão trigonométrica e percentual.
E · Etapas — 3
Obter duas acelerações e razão.
C · Contexto — 2
45 graus e mesma normal.
S · Sacada — 1
cos/sen igual a um nesse ângulo.
D · Distratores — 3
Redução versus aumento e porcentagens próximas.
R · Relações — 0
Somente dinâmica.
Q63
Mecânica — Trabalho e energia — Queda livre e altura
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, é abandonado, a partir do repouso, de uma altura $h$ (medida em metros) em relação ao solo (superfície da Terra). O objeto cai sob a ação da força gravitacional terrestre, sendo desprezíveis as forças de atrito. No momento imediatamente antes de colidir com o solo, o objeto atinge a velocidade de módulo $4\,\mathrm{m/s}$. Considerando o módulo da aceleração local da gravidade igual a $10\,\mathrm{m/s^2}$, a altura inicial a partir da qual o objeto foi abandonado é igual a
A)0,20 m
B)0,45 m
C)0,80 m
D)1,20 m
E)1,60 m
Gabarito oficial
C
Resolução comentada
Pela conservação da energia mecânica na queda, $m g h=\tfrac12 m v^2$:
$$h=\frac{v^2}{2g}$$
$$h=\frac{16}{20}$$
$$h=0{,}80\,\mathrm{m}$$
Alternativa correta: C.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 1
Queda a partir do repouso.
M · Matemática — 1
Quadrado e divisão.
E · Etapas — 1
Isolar altura.
C · Contexto — 1
Velocidade final de 4 m/s.
S · Sacada — 0
Aplicação direta de Torricelli.
D · Distratores — 2
Fator dois e quadrado da velocidade.
R · Relações — 0
Somente cinemática.
Q64
Mecânica — Gravitação — Velocidade orbital circular
Um satélite B, cuja massa é $m_B$, gira numa órbita perfeitamente circular de raio $R$ em torno de planeta A, cuja massa é $m_A$. A distância $R$ entre os centros de massa dos corpos A e B é muito maior do que as dimensões do planeta e do satélite. Em relação ao descrito, é CORRETO afirmar que
A)a velocidade do satélite depende apenas da massa do satélite.
B)a velocidade do satélite é diretamente proporcional à distância entre centros desses corpos.
C)a velocidade do satélite é de $\sqrt{G\,m_B/R}$, onde $G$ é a Constante de Gravitação Universal.
D)a velocidade do satélite é de $\sqrt{G\,m_A/R}$, onde $G$ é a Constante de Gravitação Universal.
E)a força que mantém o satélite em órbita é a força nuclear entre o planeta e o satélite.
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
A força gravitacional faz o papel de força centrípeta:
$$\frac{G\,m_A\,m_B}{R^2}=\frac{m_B\,v^2}{R}$$
$$v=\sqrt{\frac{G\,m_A}{R}}$$
A massa do satélite cancela. A velocidade depende da massa do planeta e diminui com o raio. A força que mantém a órbita é a gravitacional, não a nuclear.
Limite do modelo: A expressão usa o modelo de planeta aproximadamente fixo, apropriado quando a massa do satélite é desprezível perante a do planeta. O problema exato de dois corpos exige especificar o referencial orbital.
Alternativa correta: D.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Gravitação como resultante centrípeta.
M · Matemática — 2
Cancelamento de massa e raiz.
E · Etapas — 2
Igualar forças e isolar velocidade.
C · Contexto — 1
Planeta como centro aproximadamente fixo.
S · Sacada — 1
Cancelar massa do satélite.
D · Distratores — 3
Massa trocada e dependência crescente com raio.
R · Relações — 0
Somente gravitação e dinâmica orbital.
Q65
Termologia — Transmissão de calor — Lei de resfriamento de Newton
Item para estudo, fora da pontuação. A revisão editorial identificou inconsistência. O gabarito documental foi preservado; consulte a resolução.
Um corpo cuja massa é igual a $m$ está, inicialmente, a uma temperatura $\theta_0$ e é deixado em um ambiente à temperatura $\theta_A$, sendo $\theta_0 > \theta_A$. O corpo perderá calor para o meio ambiente até que sua temperatura fique igual à do meio ambiente. De acordo com a lei de resfriamento de Newton, a cada instante de tempo, tomando $t = 0\,\mathrm{s}$ como o instante em que o corpo foi deixado no ambiente, a temperatura do corpo é dada por $\theta(t) = \theta_0 + (\theta_0 - \theta_A)\,e^{-\alpha t}$, onde $\alpha$ é o coeficiente de temperatura do corpo e $e$ é o número de Euler.
Determine o instante de tempo em que $(\theta(t) - \theta_0) = (\theta_0 - \theta_A)/2$.
A)$t = -\ln(1/2)/\alpha$
B)$t = \alpha\,\ln(1/2)/2$
C)$t = \ln(2)/(2\alpha)$
D)$t = \ln(2\alpha)/2$
E)$t = \ln(1/\alpha)/2$
Gabarito documental · com ressalva editorial
A
Resolução comentada
A equação publicada pode ser resolvida formalmente.
Nessa lei, a diferença positiva θ(t)−θ₀ pedida no enunciado não ocorre durante o resfriamento. A resposta documental resolve apenas a equação formal incorreta; o item fica fora da pontuação.
Por que o item não recebe pontuação?
F · Física — sem nota
Lei de resfriamento mal escrita.
M · Matemática — sem nota
Logaritmo calcula apenas a equação formal.
E · Etapas — sem nota
Testar t zero e limite assintótico.
C · Contexto — sem nota
θ0 é declarada temperatura inicial.
S · Sacada — sem nota
Verificação de condições de contorno.
D · Distratores — sem nota
A resolve álgebra mas não o processo descrito.
R · Relações — sem nota
Somente termologia.
Q66
Eletricidade — Circuitos — Resistores em paralelo e corrente total
O circuito abaixo representa uma associação em paralelo de três resistores, ligados aos instrumentos de medida direta, voltímetro e quatro amperímetros.
Considere que a tensão $V$ sobre os resistores é de $3\,\mathrm{V}$; a corrente $I_7 = 60\,\mathrm{mA}$; $R_8 = 30\,\Omega$; e a corrente que parte do polo positivo da fonte, por convenção de sinal, é de $0{,}20\,\mathrm{A}$.
Em relação ao circuito proposto, é totalmente CORRETO afirmar que
Todos os ramos estão sob a mesma tensão de $3\,\mathrm{V}$.
$$R_7=\frac{3}{0{,}060}$$
$$R_7=50\,\Omega$$
$$I_8=\frac{3}{30}$$
$$I_8=0{,}100\,\mathrm{A}$$
$$I_8=100\,\mathrm{mA}$$
A corrente total é $200\,\mathrm{mA}$, e a soma das correntes dos ramos deve fechá-la:
$$I_9=200-60-100$$
$$I_9=40\,\mathrm{mA}$$
$$R_9=\frac{3}{0{,}040}$$
$$R_9=75\,\Omega$$
Alternativa correta: A.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Paralelo, Ohm e lei dos nós.
M · Matemática — 2
Conversão mA e quocientes.
E · Etapas — 3
Calcular dois ramos e fechar corrente total.
C · Contexto — 2
Tensão comum de 3 V.
S · Sacada — 1
Corrente restante determina terceiro resistor.
D · Distratores — 3
Trocas de ramos e fatores dez.
R · Relações — 0
Somente circuitos.
Q67
Eletricidade — Potência elétrica — Corrente a partir da potência
Considere um circuito elétrico com todos os seus elementos (componentes), ou seja, fios, resistências e uma fonte de tensão contínua (DC) de $120\,\mathrm{V}$, ligados em série. Quando ligado, o circuito consome uma potência elétrica ($P$) de $1200\,\mathrm{W}$.
Nessa condição, a corrente elétrica que circula por esse circuito é de, aproximadamente,
A)6,5 A
B)10,0 A
C)15,2 A
D)23,0 A
E)50,0 A
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
A potência elétrica é o produto da tensão pela corrente:
$$i=\frac{P}{U}$$
$$i=\frac{1200}{120}$$
$$i=10\,\mathrm{A}$$
Alternativa correta: B.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 1
Potência elétrica P=Ui.
M · Matemática — 1
Divisão 1200/120.
E · Etapas — 1
Uma substituição.
C · Contexto — 1
Circuito DC sob 120 V.
S · Sacada — 0
Fórmula imediata.
D · Distratores — 1
Valores numéricos com pouca sutileza.
R · Relações — 0
Somente eletrodinâmica.
Q68
Óptica — Refração — Lei de Snell em setor circular
Um raio de luz incide no ponto “o” de um setor circular, como mostrado na figura abaixo.
Sabendo que o ângulo de incidência $\theta_1$ é de $45^\circ$, e que o ângulo refratado $\theta_2$ é de $30^\circ$, determine o índice de refração desse setor circular, sabendo-se que estava imerso num meio cujo índice de refração é de $3/2$.
Termologia — Calorimetria — Calor sensível de uma barra
Usualmente, os corpos formados de materiais no estado sólido têm suas dimensões aumentadas e contraídas devido à variação da temperatura do corpo. Uma barra de ferro, cuja massa é de $2{,}0\,\mathrm{kg}$, estava à temperatura de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e foi aquecida até atingir a temperatura final de $200\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Sabe-se que o calor específico do material do qual a barra é composta é de $0{,}119\,\mathrm{cal/(g\cdot{}^\circ C)}$.
É CORRETO afirmar que a quantidade de calor sensível fornecida à barra durante o processo de aquecimento foi de, aproximadamente,
A)60,2 kcal
B)75,5 kcal
C)42,8 kcal
D)35,6 kcal
E)20,5 kcal
Gabarito oficial
C
Resolução comentada
Com $m=2000\,\mathrm{g}$ e $\Delta T=180\,{}^{\circ}\mathrm{C}$:
O planeta Terra é constantemente bombardeado por radiações vindas do espaço. Atualmente, algumas dessas radiações podem ser produzidas por meio de equipamentos controlados por pesquisadores e técnicos. Essas “radiações” podem ser divididas em dois grandes blocos: radiação ionizante e radiação não ionizante. Ambas fazem parte do espectro de radiações eletromagnéticas.
Identifique qual das alternativas abaixo apresenta SOMENTE radiação ionizante.
A)Raios-X, luz visível, luz ultravioleta.
B)Raios gama, raios infravermelhos, raios-X.
C)Ondas RF, raios beta, raios-X.
D)Raios cósmicos, luz amarela, luz ultravioleta.
E)Raios beta, raios gama, raios-X.
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
Luz visível, infravermelho e ondas de rádio não têm energia suficiente para ionizar átomos, e a luz amarela é luz visível.
Raios X, raios gama e radiação beta são ionizantes. Os raios cósmicos também são, mas aparecem junto com radiações não ionizantes na mesma opção.
Só uma das opções reúne exclusivamente radiações ionizantes.
Limite do modelo: A radiação beta consiste em elétrons ou pósitrons, portanto é material e não eletromagnética. Ela é ionizante. A introdução do enunciado erra ao incluir todas essas radiações no espectro eletromagnético; a classificação pedida ainda identifica um único conjunto ionizante.
Alternativa correta: E.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Ionização por fótons e partículas.
M · Matemática — 0
Sem cálculo.
E · Etapas — 2
Classificar cada integrante de grupos.
C · Contexto — 2
Introdução restringe indevidamente toda radiação a eletromagnética.
