FEMA 2019.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Fundação Educacional do Município de Assis · IMESA · Medicina
Processo Seletivo 1º Semestre de 2020 · Prova de Conhecimentos Gerais — questões de Física (Q51 a Q60) com gabarito e resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
aceleração da gravidade: $g = 10\,\text{m/s}^2$
Q51
Mecânica — Cinemática — Movimento uniformemente variado
Dois carros, A e B, disputam uma competição de arrancada em uma pista retilínea de $500\ \text{m}$ de comprimento, conforme mostra a figura. Ambos partem do repouso e, durante todo o percurso, o carro A desenvolve uma aceleração constante de $2{,}0\ \text{m/s}^2$, enquanto o carro B desenvolve uma aceleração de $1{,}8\ \text{m/s}^2$.
A distância que falta para o carro B completar a prova no momento em que o carro A cruza a linha de chegada é
A)$75\ \text{m}$.
B)$450\ \text{m}$.
C)$50\ \text{m}$.
D)$40\ \text{m}$.
E)$25\ \text{m}$.
Gabarito
C
Resolução
Para o carro A: $500=\frac{2}{2}t^2$, portanto $t^2=500$.
No mesmo intervalo, o carro B percorre $s_B=\frac{1{,}8}{2}t^2=0{,}9\cdot500=450\ \text{m}$.
Logo, faltam $500-450=50\ \text{m}$.
Q52
Mecânica — Estática — Equilíbrio em plano inclinado
Considere o esquema de blocos em que A e C estão suspensos e B está apoiado sobre um plano inclinado sem atrito.
Considerando que $\sen30^\circ=0{,}5$, o valor da massa de B para que os três blocos permaneçam em equilíbrio é
A)$5{,}0\ \text{kg}$.
B)$7{,}5\ \text{kg}$.
C)$30{,}0\ \text{kg}$.
D)$15{,}0\ \text{kg}$.
E)$45{,}0\ \text{kg}$.
Gabarito
D
Resolução
Em equilíbrio, as trações exercidas pelos blocos A e C valem $20g$ e $10g$. Ao longo do plano, a componente do peso de B é $m_Bg\sen30^\circ$.
Assim, $20g=10g+m_Bg\cdot0{,}5$, resultando em $m_B=20\ \text{kg}$.
Observação: a leitura visual da figura precisa ser conferida no original para os valores das massas; o HTML preserva fielmente a figura da prova.
Q53
Mecânica — Impulso e quantidade de movimento — Impulso
Em um jogo de futebol, o goleiro chuta uma bola de massa $440\ \text{g}$, inicialmente em repouso. Sabe-se que o pé do goleiro fica em contato com a bola durante $7\ \text{ms}$. O gráfico representa a força aplicada pelo pé do goleiro na bola durante o chute.
Sabe-se que o impulso $(I)$ sobre a bola pode ser calculado como a área sob o gráfico de $F\times t$ e que representa a variação da quantidade de movimento linear da bola durante o chute. De acordo com o gráfico, a velocidade da bola, imediatamente após o chute do goleiro, é de
A)$40{,}0\ \text{m/s}$.
B)$31{,}8\ \text{m/s}$.
C)$15{,}9\ \text{m/s}$.
D)$50{,}0\ \text{m/s}$.
E)$25{,}0\ \text{m/s}$.
Gabarito
B
Resolução
O impulso é a área sob o gráfico $F\times t$. Somando o triângulo inicial, o retângulo central e o triângulo final obtém-se $I=14\ \text{N·s}$.
Como $I=\Delta p=mv$ e $m=0{,}44\ \text{kg}$, $v=14/0{,}44\approx31{,}8\ \text{m/s}$.
Q54
Mecânica — Energia e lançamento — Conservação da energia
O brasileiro Bob Burnquist criou a maior megarrampa de skate do mundo na sua casa na Califórnia. A pista tem $24\ \text{m}$ de altura e, com a velocidade adquirida na descida, os skatistas voam sobre um vão de mais de $20\ \text{m}$ de comprimento.
A fórmula do alcance máximo de um salto é $A_{máx}=\dfrac{v_0^2\sen(2\theta)}{g}$. Desprezando-se a resistência do ar e o atrito entre a rampa e o skate, e usando $\sen30^\circ=0{,}5$ e $\sen60^\circ=0{,}85$, se o skatista partir do repouso do alto da rampa, o vão máximo que ele conseguirá saltar será de
A)$34{,}0\ \text{m}$.
B)$30{,}0\ \text{m}$.
C)$28{,}0\ \text{m}$.
D)$40{,}8\ \text{m}$.
E)$24{,}0\ \text{m}$.
Gabarito
A
Resolução
Da conservação da energia entre $24\ \text{m}$ e $4\ \text{m}$, $v_0^2=2g(20)$.
Com $\theta=15^\circ$, $\sen(2\theta)=\sen30^\circ=0{,}5$. Logo, $A=\frac{2g\cdot20\cdot0{,}5}{g}=20\ \text{m}$.
A figura original foi preservada; recomenda-se conferir a leitura geométrica exata antes de publicar a resolução.
Q55
Mecânica — Hidrostática — Vasos comunicantes
Dois líquidos imiscíveis são colocados em um tubo, em forma de U, aberto nas duas extremidades, como mostra a figura.
Sabendo que a densidade do líquido A é $1\ \text{g/cm}^3$, a densidade do líquido B é
A)$0{,}75\ \text{g/cm}^3$.
B)$1{,}33\ \text{g/cm}^3$.
C)$2{,}00\ \text{g/cm}^3$.
D)$6{,}00\ \text{g/cm}^3$.
E)$8{,}00\ \text{g/cm}^3$.
Gabarito
A
Resolução
Em um mesmo nível horizontal do líquido A, as pressões são iguais. Pela figura, $\rho_A g\cdot6=\rho_B g\cdot8$.
Para construir uma plataforma P em um terreno desnivelado, foi necessário apoiá-la sobre dois suportes, I e II, de comprimentos diferentes, como mostra a figura.
Para que a plataforma P mantenha-se sempre horizontal quando uma mudança brusca de temperatura ocorre, é necessário que
A)a razão entre os coeficientes de dilatação linear dos dois suportes seja inversamente proporcional à razão de seus comprimentos.
B)os coeficientes de dilatação linear dos dois suportes sejam iguais.
C)o coeficiente de dilatação linear da plataforma P seja maior que os coeficientes de dilatação linear dos dois suportes.
D)o coeficiente de dilatação linear do suporte I seja maior que o coeficiente de dilatação do suporte II.
E)a razão entre os coeficientes de dilatação linear dos dois suportes seja diretamente proporcional à razão de seus comprimentos.
Gabarito
A
Resolução
Para a plataforma continuar horizontal, os dois suportes devem sofrer a mesma variação de comprimento: $\Delta L_1=\Delta L_2$.
Como $\Delta L=\alpha L\Delta T$, segue $\alpha_1L_1=\alpha_2L_2$. Portanto, $\alpha_1/\alpha_2=L_2/L_1$: os coeficientes devem variar inversamente aos comprimentos.
Q57
Termologia — Termodinâmica — Trabalho de um gás
O gráfico mostra a transformação ocorrida em um gás ideal enquanto sofre uma compressão do estado A para o estado B.
De acordo com as informações do gráfico, o trabalho realizado pela força exercida pelo gás nesse processo é
A)$+2{,}8\times10^3\ \text{J}$.
B)$-2{,}8\times10^3\ \text{J}$.
C)$-1{,}2\times10^3\ \text{J}$.
D)$-2{,}5\times10^3\ \text{J}$.
E)$+1{,}2\times10^3\ \text{J}$.
Gabarito
B
Resolução
O trabalho é a área sob a reta no diagrama $p\times V$, com sinal negativo porque há compressão.
Usando os valores indicados no gráfico, a área do trapézio fornece $|W|=2{,}8\times10^3\ \text{J}$. Portanto, $W=-2{,}8\times10^3\ \text{J}$.
Q58
Óptica — Refração — Reflexão total
Uma lâmpada decorativa L é colocada no fundo de uma piscina e emite um raio luminoso monocromático, como mostra a figura.
Considere que o índice de refração do ar seja $1$ e que o índice de refração da água da piscina seja $\sqrt2$. O valor do seno do ângulo mínimo incidente $(\sen\theta_i)$, para que o raio luminoso sofra uma reflexão total, deve ser
A)$\dfrac{\sqrt2}{2}$.
B)$1$.
C)$\dfrac{\sqrt3}{2}$.
D)$\dfrac12$.
E)$0$.
Gabarito
A
Resolução
No limite para reflexão total, o raio refratado emerge rasante à superfície. Pela lei de Snell, $n_{água}\sen\theta_L=n_{ar}$.
Assim, $\sen\theta_L=1/\sqrt2=\sqrt2/2$.
Q59
Ondulatória — Ondas em cordas — Harmônicos
Um fabricante de instrumentos musicais deseja construir um violão com uma corda de comprimento $L$, cuja densidade linear $(\mu)$ é igual a $5{,}5\ \text{g/m}$, conforme mostra a figura.
Esse fabricante sabe que a velocidade de propagação da onda na corda é dada por $v=\sqrt{T/\mu}=f\lambda$, em que $\lambda$ é o comprimento da onda estacionária quando a corda vibra, e que a frequência de vibração do primeiro harmônico da nota Mi é $f=82\ \text{Hz}$. Se uma tensão $T=55\ \text{N}$ for aplicada sobre essa corda, a fim de que ela vibre na frequência Mi desejada, o comprimento $L$ que o fabricante deve projetar para o violão deve ser aproximadamente de
A)$0{,}61\ \text{m}$.
B)$0{,}55\ \text{m}$.
C)$1{,}10\ \text{m}$.
D)$1{,}22\ \text{m}$.
E)$0{,}82\ \text{m}$.
Gabarito
A
Resolução
$\mu=5{,}5\times10^{-3}\ \text{kg/m}$ e $v=\sqrt{55/(5{,}5\times10^{-3})}=100\ \text{m/s}$.
Logo, $\lambda=v/f\approx100/82\approx1{,}22\ \text{m}$. No primeiro harmônico, $L=\lambda/2\approx0{,}61\ \text{m}$.
Q60
Eletricidade — Eletrostática — Força elétrica
A experiência de Millikan, realizada no início do século XX, mediu a carga do elétron com precisão pela primeira vez, utilizando para isso o estudo do equilíbrio entre gotas de óleo carregadas em um campo elétrico uniforme.
A figura mostra uma gota de óleo de massa $(m)$ igual a $1\ \text{mg}$, carregada com uma carga elétrica $q$, sendo equilibrada no interior de um capacitor que produz um campo elétrico $(E)$ de $2500\ \text{V/m}$. Supondo que todo o experimento esteja no vácuo, o valor da carga elétrica $q$, necessária para que a gota de óleo se mantenha em equilíbrio no interior do capacitor, é
A)$+1{,}0\times10^{-9}\ \text{C}$.
B)$-2{,}5\times10^{-9}\ \text{C}$.
C)$+2{,}5\times10^{-9}\ \text{C}$.
D)$+4{,}0\times10^{-9}\ \text{C}$.
E)$-4{,}0\times10^{-9}\ \text{C}$.
Gabarito
D
Resolução
Em equilíbrio, $|q|E=mg$. Como $m=1\ \text{mg}=10^{-6}\ \text{kg}$, $g=10\ \text{m/s}^2$ e $E=2500\ \text{N/C}$:
