FAMERP 2019 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto
Vestibular 2019 · Prova de Conhecimentos Gerais, questões de Física (Q61–Q70), mais 6 questões discursivas de Física da Prova de Conhecimentos Específicos — resolução comentada Método TEF.
Q61
Mecânica — Cinemática — Aceleração média
Ao se aproximar de um aeroporto, um avião se deslocava horizontalmente com velocidade de 115 m/s. Ao tocar a pista, cinco minutos depois da aproximação, sua velocidade horizontal era 70 m/s. O módulo da aceleração escalar média horizontal a que o avião ficou sujeito nesse trecho foi
A)$0{,}23\ \text{m/s}^2$.
B)$0{,}15\ \text{m/s}^2$.
C)$0{,}35\ \text{m/s}^2$.
D)$0{,}46\ \text{m/s}^2$.
E)$0{,}75\ \text{m/s}^2$.
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Mecânica — Dinâmica — Segunda Lei de Newton e gráfico v×t
Analise o gráfico que mostra a variação da velocidade escalar, em função do tempo, de um automóvel de massa 1 200 kg que se desloca em uma pista retilínea horizontal. A intensidade média da força resultante sobre esse automóvel, no intervalo de tempo entre zero e quatro segundos, é
A)2 400 N.
B)4 800 N.
C)3 000 N.
D)3 600 N.
E)480 N.
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C
Resolução
Pelo gráfico, entre $0$ e $4\text{ s}$ a velocidade passa de $5$ para $15\text{ m/s}$. Assim, $a_m=(15-5)/4=2{,}5\text{ m/s}^2$ e $F_m=ma=1200\cdot2{,}5=3000\text{ N}$.
Q63
Mecânica — Movimento Circular — Velocidade tangencial na rotação da Terra
Uma pessoa parada sobre a linha do equador terrestre apresenta uma velocidade tangencial, devido à rotação da Terra, de módulo próximo a 1 700 km/h. Sabendo que sen 21º = 0,36 e cos 21º = 0,93, uma pessoa em repouso sobre o solo, em São José do Rio Preto, cuja latitude é aproximadamente ϕ = 21º Sul, tem uma velocidade tangencial de módulo próximo a
A)1 830 km/h.
B)610 km/h.
C)1 700 km/h.
D)4 700 km/h.
E)1 580 km/h.
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E
Resolução
A velocidade tangencial varia com a distância ao eixo de rotação. Na latitude $\phi$, $v=v_{eq}\cos\phi$. Portanto, $v\approx1700\cdot0{,}93=1580\text{ km/h}$.
Q64
Mecânica — Gravitação — Força gravitacional e movimento orbital
A tabela mostra alguns dados referentes ao planeta Urano. Distância média ao Sol $2{,}87\times10^{9}\ \text{km}$ Período de translação ao redor do Sol 84 anos Período de rotação 18 horas Massa $8{,}76\times10^{25}\ \text{kg}$ Diâmetro equatorial $5{,}11\times10^{4}\ \text{km}$ Aceleração gravitacional na superfície $11{,}45\ \text{m/s}^2$ (http://astro.if.ufrgs.br. Adaptado.) Para calcular a força de atração gravitacional média entre o Sol e Urano, somente com os dados da tabela, deve-se usar apenas e necessariamente
A)a distância média ao Sol, o período de translação ao redor do Sol e a massa.
B)a distância média ao Sol, a massa e o diâmetro equatorial.
C)a distância média ao Sol, a aceleração gravitacional na superfície e o período de rotação.
D)o período de rotação, o diâmetro equatorial e a acele ração gravitacional na superfície.
E)o período de translação ao redor do Sol, a massa e o diâmetro equatorial.
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A
Resolução
Para órbita aproximadamente circular, a própria força gravitacional é centrípeta: $F=m\omega^2r=4\pi^2mr/T^2$. Assim, bastam a distância média ao Sol $r$, o período de translação $T$ e a massa de Urano $m$.
Q65
Mecânica — Hidrostática — Pressão atmosférica e barômetro
Em 1643, Evangelista Torricelli realizou um experimento com o qual mediu a pressão atmosférica terrestre ao nível do mar. Encheu com mercúrio um tubo de aproximadamente 1 m de comprimento, fechou-o e, invertendo o tubo, mergulhou sua extremidade em outro recipiente também contendo mercúrio. Após a abertura da extremidade do tubo, o mercúrio desceu até estabilizar-se à altura de 76 cm. (http://seara.ufc.br. Adaptado.) Anos depois, por iniciativa de Blaise Pascal, o mesmo experimento foi realizado na França, no alto de uma montanha, e a coluna de mercúrio se estabilizou a uma altura de 60,8 cm. Considerando a pressão atmosférica ao nível do mar igual a $1{,}0\times10^{5}\ \text{Pa}$ e que a aceleração da gravidade tem o mesmo valor no alto da montanha e ao nível do mar, a pressão atmosférica no alto da montanha onde foi realizado o experimento era
A)$8{,}0\times10^{3}\ \text{Pa}$.
B)$6{,}6\times10^{4}\ \text{Pa}$.
C)$1{,}25\times10^{4}\ \text{Pa}$.
D)$8{,}0\times10^{4}\ \text{Pa}$.
E)$6{,}6\times10^{3}\ \text{Pa}$.
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D
Resolução
No barômetro, $P\propto h$ para o mesmo líquido e a mesma gravidade. Logo, $P=10^5\cdot(60{,}8/76)=8{,}0\times10^4\text{ Pa}$.
Q66
Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação linear e juntas
Na ponte Rio-Niterói há aberturas, chamadas juntas de dilatação, que têm a função de acomodar a movimentação das estruturas devido às variações de temperatura. (www.engenhariaeconstrucao.com) De acordo com a empresa que administra a ponte, no trecho sobre a Baía de Guanabara as juntas de dilatação existem a cada 400 m, com cerca de 12 cm de abertura quando a temperatura está a 25 ºC. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do material que compõe a estrutura da ponte é $1{,}2\times10^{-5}\ {}^\circ\text{C}^{-1}$, a máxima temperatura que o trecho da ponte sobre a Baía de Guanabara pode atingir, sem que suas partes se comprimam umas contra as outras, é
A)70 ºC.
B)65 ºC.
C)55 ºC.
D)50 ºC.
E)45 ºC.
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D
Resolução
Para fechar a junta de $12\text{ cm}=0{,}12\text{ m}$, $\Delta L=\alpha L\Delta T$. Assim, $0{,}12=1{,}2\times10^{-5}\cdot400\cdot\Delta T$, resultando $\Delta T=25^\circ\text{C}$. Partindo de $25^\circ\text{C}$, a máxima temperatura é $50^\circ\text{C}$.
Q67
Óptica — Refração — Lâmina de faces paralelas
Dois raios de luz monocromáticos incidem perpendicularmente em uma das faces de uma lâmina de vidro de faces paralelas, imersa no ar, como mostra a figura. Assinale a alternativa que representa esses mesmos raios de luz, ao emergirem na face oposta à de incidência.
A)Trajetória indicada no diagrama A.
B)Trajetória indicada no diagrama B.
C)Trajetória indicada no diagrama C.
D)Trajetória indicada no diagrama D.
E)Trajetória indicada no diagrama E.
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E
Resolução
Na incidência perpendicular, o ângulo de incidência é zero e não há mudança de direção em nenhuma interface. Os dois raios emergem colineares com suas trajetórias incidentes, como na alternativa E.
Q68
Ondulatória — Acústica — Parâmetros de ondas sonoras
A figura representa, na mesma escala, duas ondas sonoras que se propagam no ar. (https://lusoacademia.org. Adaptado.) Com relação a essas ondas, pode-se afirmar que apresentam
A)o mesmo período e a mesma velocidade de propagação.
B)a mesma amplitude e a mesma frequência.
C)o mesmo comprimento de onda e o mesmo período.
D)a mesma frequência e o mesmo comprimento de onda.
E)a mesma velocidade de propagação e a mesma amplitude.
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E
Resolução
As duas ondas propagam-se no mesmo meio, portanto têm a mesma velocidade. Pela figura, as amplitudes são iguais, embora frequências e comprimentos de onda sejam diferentes.
Q69
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e corrente em paralelo
A fotografia mostra um lustre que funciona com 21 lâmpadas idênticas, de valores nominais 40 W – 120 V, associadas em paralelo. (www.mundodasluminarias.com.br) Ao ser ligado a uma diferença de potencial de 120 V e com suas 21 lâmpadas acesas, esse lustre é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade
A)7,0 A.
B)3,0 A.
C)63 A.
D)21 A.
E)14 A.
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A
Resolução
A potência total é $P_T=21\cdot40=840\text{ W}$. Como as lâmpadas estão em paralelo a $120\text{ V}$, $I_T=P_T/U=840/120=7{,}0\text{ A}$.
Q70
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Superposição de campos de ímãs
Três ímãs idênticos, em forma de barra, estão dispostos com uma de suas extremidades equidistantes de um ponto P, como mostra a figura. O campo de indução magnética resultante da ação dos três ímãs no ponto P é representado pelo vetor
A)vertical, para cima.
B)horizontal, para a direita.
C)diagonal, para baixo e para a esquerda.
D)diagonal, para cima e para a direita.
E)nulo.
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D
Resolução
Em P, cada ímã produz um campo dirigido de N para S no espaço externo. Somando vetorialmente as três contribuições simétricas indicadas na figura, as componentes resultantes apontam para cima e para a direita, direção nordeste: alternativa D.
Q15
Mecânica — Trabalho e Energia — Velocidade média e potência
Questão discursiva
Em uma competição automobilística, determinado piloto realiza 20 voltas na pista em 30 minutos.
a)Sabendo que o comprimento da pista é de 6,0 km, calcule a distância percorrida em 5,0 minutos, admitindo a mesma velocidade escalar média.
Resposta$20\text{ km}$
b)Em uma reta, um carro de massa total 1000 kg passa de 60 m/s a 80 m/s em 10 s. Calcule a potência útil média desenvolvida.
Resposta$1{,}4\times10^5\text{ W}$
Resolução
a) Em 30 min são $20\cdot6=120\text{ km}$; em 5 min, $120\cdot5/30=20\text{ km}$. b) $P_m=\Delta K/\Delta t=[1000(80^2-60^2)/2]/10=1{,}4\times10^5\text{ W}$.
Q16
Mecânica — Quantidade de Movimento — Recuo nuclear e impulso
Questão discursiva
Um núcleo de neodímio, inicialmente em repouso, emite uma partícula alfa com velocidade $7{,}0\times10^6\text{ m/s}$ e transforma-se em um núcleo de cério.
a)Sabendo que a massa do núcleo de cério é 35 vezes maior que a massa da partícula alfa, calcule o módulo da velocidade do núcleo de cério e indique seu sentido.
Resposta$2{,}0\times10^5\text{ m/s}$, em sentido oposto ao da partícula alfa.
b)Sabendo que a partícula alfa contém dois prótons e dois nêutrons, cada nucleon de massa $1{,}7\times10^{-27}\text{ kg}$, calcule o impulso recebido pela partícula alfa.
Resposta$4{,}76\times10^{-20}\text{ N s}$
Resolução
a) O momento inicial é nulo: $m_\alpha v_\alpha+m_Cv_C=0$. Como $m_C=35m_\alpha$, $|v_C|=7\times10^6/35=2\times10^5\text{ m/s}$, em sentido oposto. b) $m_\alpha=4\cdot1{,}7\times10^{-27}=6{,}8\times10^{-27}\text{ kg}$ e $I=\Delta p=mv=4{,}76\times10^{-20}\text{ N s}$.
Q17
Mecânica — Hidrostática — Pressão e empuxo
Questão discursiva
Um paralelepípedo reto-retângulo é apoiado sobre uma superfície plana, primeiro sobre a face de 10 cm × 15 cm, quando exerce pressão de 16000 Pa, e depois sobre a face de 15 cm × 20 cm. Em seguida é totalmente imerso em água de massa específica $1{,}0\times10^3\text{ kg/m}^3$ e apoia-se no fundo. Considere $g=10\text{ m/s}^2$.
a)Calcule a pressão exercida na situação da figura 2.
Resposta$8000\text{ Pa}$
b)Calcule a força aplicada pelo fundo do recipiente no paralelepípedo.
Resposta$210\text{ N}$
Resolução
a) Pela primeira posição, $P=FA$ dá o peso: $F=16000\cdot0{,}10\cdot0{,}15=240\text{ N}$. Na face $0{,}15\cdot0{,}20=0{,}030\text{ m}^2$, $p=240/0{,}030=8000\text{ Pa}$. b) O volume é $0{,}10\cdot0{,}15\cdot0{,}20=0{,}003\text{ m}^3$. O empuxo vale $30\text{ N}$; em equilíbrio no fundo, $N+E=P$, então $N=240-30=210\text{ N}$.
Q18
Termologia — Termodinâmica — Ciclo de Stirling
Questão discursiva
Um motor funciona obedecendo ao ciclo de Stirling, no qual um gás ideal é submetido a duas transformações isotérmicas, AB e CD, e a duas isovolumétricas, BC e DA, conforme o diagrama. A temperatura em AB é 327 °C; $P_B=8{,}0\times10^5\text{ Pa}$ e $P_C=4{,}0\times10^5\text{ Pa}$. A área sob CD corresponde a 3700 J.
a)Calcule a temperatura do gás durante CD, em kelvins.
Resposta$300\text{ K}$
b)Calcule a quantidade de calor liberada pelo gás em CD.
Resposta$3700\text{ J}$
Resolução
a) Em BC o volume é constante, logo $P/T$ é constante. $T_B=327+273=600\text{ K}$ e $T_C=600(4/8)=300\text{ K}$. CD é isotérmica nessa temperatura. b) Em transformação isotérmica de gás ideal, $\Delta U=0$. Em CD há compressão e o gás realiza trabalho $W=-3700\text{ J}$; portanto $Q=W=-3700\text{ J}$, isto é, libera $3700\text{ J}$.
Q19
Óptica — Lentes — Sombra e formação de imagens
Questão discursiva
Uma lâmpada retilínea de 90 cm está fixa horizontalmente no teto, 200 cm acima de uma mesa. Um disco circular opaco está a 180 cm da lâmpada, na maior distância para não projetar sombra sobre a mesa. Depois, o disco é substituído por uma lente delgada convergente que projeta na mesa uma imagem nítida da lâmpada quatro vezes menor.
a)Calcule o diâmetro do disco.
Resposta$9{,}0\text{ cm}$
b)Calcule a distância focal da lente.
Resposta$32\text{ cm}$
Resolução
a) Pelos triângulos semelhantes formados pelos extremos da fonte, o limite para desaparecer a umbra na mesa fornece raio $4{,}5\text{ cm}$, logo diâmetro $9{,}0\text{ cm}$. b) A ampliação em módulo é $q/p=1/4$ e $p+q=200\text{ cm}$; daí $p=160\text{ cm}$ e $q=40\text{ cm}$. Pela equação de Gauss, $f=pq/(p+q)=32\text{ cm}$.
Q20
Eletricidade — Eletrostática — Corrente de transferência e campo elétrico
Questão discursiva
Duas esferas metálicas têm centros separados por 6,0 m. Após serem unidas por um fio até o equilíbrio eletrostático, ficam com cargas $Q_A=8{,}0\times10^{-8}\text{ C}$ e $Q_B=5{,}0\times10^{-8}\text{ C}$. Para atingir o equilíbrio, $2{,}0\times10^{11}$ elétrons foram transferidos em $4{,}0\times10^{-6}\text{ s}$. Considere $e=1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$ e $k=9{,}0\times10^9\text{ N m}^2/\text{C}^2$.
a)Calcule a intensidade média da corrente no fio.
Resposta$8{,}0\times10^{-3}\text{ A}$
b)Calcule a intensidade do campo elétrico resultante no ponto médio M.
Resposta$30\text{ N/C}$
Resolução
a) $\Delta Q=Ne=2\times10^{11}\cdot1{,}6\times10^{-19}=3{,}2\times10^{-8}\text{ C}$. Assim, $I=\Delta Q/\Delta t=8\times10^{-3}\text{ A}$. b) Em M, $r=3\text{ m}$. $E_A=kQ_A/r^2=80\text{ N/C}$ e $E_B=50\text{ N/C}$ em sentidos opostos; logo $E_R=30\text{ N/C}$.
