Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

FMJ · 2009 · CG — Prova de Física

Faculdade de Medicina de Jundiaí

Vestibular 2009 · CG — Conhecimentos Gerais · Física (Q37–48).

Q37
Física Geral — Análise Dimensional — Unidade da Constante Eletrostática

A intensidade da força de interação eletrostática F entre duas cargas elétricas puntiformes Q e q distantes d uma da outra é dada pela Lei de Coulomb, descrita pela expressão $F=KQq/d^2$, em que K é uma constante característica do meio no qual estão as cargas. No Sistema Internacional de Unidades, uma possível maneira de expressar a unidade de medida da constante K é a indicada na alternativa

A)
$\frac{\mathrm{N}\,\mathrm{C}^2}{\mathrm{m}^2}$
B)
$\frac{\mathrm{C}^2}{\mathrm{N}\,\mathrm{m}^2}$
C)
$\frac{\mathrm{s}^2\,\mathrm{C}^2}{\mathrm{kg}^3\,\mathrm{m}}$
D)
$\frac{\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^3\,\mathrm{s}^2}{\mathrm{C}^2}$
E)
$\frac{\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^3}{\mathrm{s}^2\,\mathrm{C}^2}$

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

E
Resolução comentada

Da Lei de Coulomb:

$$K = \dfrac{F\,d^2}{Q\,q}$$

Em unidades do SI:

$$[F] = \text{N} = \dfrac{\text{kg·m}}{\text{s}^2}$$

$[d^2] = \text{m}^2$ e $[Q\,q] = \text{C}^2$.

$$[K] = \dfrac{\text{kg·m}}{\text{s}^2} \cdot \dfrac{\text{m}^2}{\text{C}^2} = \dfrac{\text{kg·m}^3}{\text{s}^2\,\text{C}^2}$$

Q38
Mecânica — Cinemática — Movimento Uniformemente Variado (Torricelli)

Numa viagem, um motorista passa pela placa mostrada na Figura 1, quando sua velocidade é 30 m/s. Aciona os freios nesse instante e, mantendo uma desaceleração constante até chegar à lombada, passa pela placa mostrada na Figura 2 quando sua velocidade é 20 m/s.

Placa
Placa

Pode-se afirmar que, para chegar da primeira placa à lombada, ele demorou um intervalo de tempo, em segundos, de

A)
10.
B)
15.
C)
20.
D)
25.
E)
30.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

C
Resolução comentada

A primeira placa está a $400\text{ m}$ da lombada e a segunda, a $150\text{ m}$; portanto, as placas distam $250\text{ m}$ entre si. Com

$$v_1 = 30\text{ m/s}$$

$$v_2 = 20\text{ m/s}$$

a equação de Torricelli dá a desaceleração:

$$v_2^2 = v_1^2 + 2a\,\Delta s$$

$$400 = 900 + 2a \cdot 250$$

$$a = -1\text{ m/s}^2$$

A desaceleração é constante até a lombada. Do início (primeira placa) até a lombada:

$$v^2 = 900 + 2(-1)(400) = 100$$

$$v = 10\text{ m/s}$$

O tempo :

$$t = \dfrac{v - v_1}{a} = \dfrac{10 - 30}{-1} = 20\text{ s}$$

Q39
Mecânica — Gravitação — Campo Gravitacional na Superfície

O planeta Urano, descoberto em 1781, apresenta como peculiaridade, o fato de seu eixo de rotação ser praticamente paralelo ao plano de sua órbita, ou seja, é um planeta “deitado”. O raio de Urano é 4 vezes maior do que o raio da Terra, e sua massa é aproximadamente 16 vezes maior que a da Terra. Sendo gU e gT as intensidades dos campos gravitacionais criados por Urano e pela Terra em suas respectivas superfícies, pode-se afirmar que

A)
gU = (1/4) gT .
B)
gU = (1/2)gT .
C)
gU = gT .
D)
gU = 2 gT .
E)
gU = 4 gT .

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

C
Resolução comentada

A intensidade do campo gravitacional na superfície de um planeta :

$$g = \dfrac{G M}{R^2}$$

Para Urano, $M_U = 16 M_T$ e $R_U = 4 R_T$:

$$g_U = \dfrac{G \cdot 16 M_T}{(4R_T)^2} = \dfrac{16}{16} \cdot \dfrac{G M_T}{R_T^2} = g_T$$

Q40
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisões e Energia Cinética

Dois blocos de massas $m$ e $3m$ colidem frontalmente sobre uma superfície plana, horizontal e perfeitamente lisa. As figuras mostram dois instantes imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.

Dois blocos, m com 6 m/s para a direita e 3m com 2 m/s para a esquerda antes da colisão; m com 1,5 m/s para a esquerda e 3m com 0,5 m/s para a direita depois

Pode-se afirmar que nesse processo

A)
houve conservação da quantidade de movimento e da energia cinética do sistema.
B)
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
C)
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.
D)
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
E)
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

B
Resolução comentada

Antes:

$$Q_{antes} = m(6) + 3m(-2) = 6m - 6m = 0$$

Depois:

$$Q_{depois} = m(-1{,}5) + 3m(0{,}5) = -1{,}5m + 1{,}5m = 0$$

A quantidade de movimento do sistema se conservou.

Energia cinética antes:

$$\dfrac{m \cdot 6^2}{2} + \dfrac{3m \cdot 2^2}{2} = 18m + 6m = 24m$$

Depois:

$$\dfrac{m \cdot 1{,}5^2}{2} + \dfrac{3m \cdot 0{,}5^2}{2} = 1{,}125m + 0{,}375m = 1{,}5m$$

A energia cinética diminuiu (a colisão foi inelástica, com perda de energia mecânica).

Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia Cinética e Trabalho do Atrito

Duas pessoas disputavam um jogo que consistia em empurrar dois blocos idênticos A e B, inicialmente em repouso, sobre uma mesma superfície horizontal, começando numa mesma linha de partida. Venceria o jogo quem fizesse seu bloco parar mais próximo de uma linha de referência, pintada a 5 m da linha de partida. Numa situação de empate, o bloco A parou 0,2 m antes da linha de referência e o bloco B parou 0,2 m depois dela.

Figura da questão 41 de Física — FMJ 2009 CG

Desconsiderando a resistência do ar, e sendo EA a energia cinética fornecida ao bloco A nesse lançamento, e EB a energia cinética fornecida ao bloco B, pode-se afirmar que EA/EB vale, aproximadamente,

A)
0,36.
B)
0,60.
C)
0,72.
D)
0,80.
E)
0,92.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

E
Resolução comentada

Os blocos são idênticos e deslizam na mesma superfície; logo, a força de atrito $\mu m g$ é a mesma. Até parar, o trabalho do atrito retira toda a energia cinética: $E_c = \mu m g\, d$.

O bloco A parou a

$$d_A = 5 - 0{,}2 = 4{,}8\text{ m}$$

e o bloco B, a

$$d_B = 5 + 0{,}2 = 5{,}2\text{ m}$$

$$\dfrac{E_A}{E_B} = \dfrac{d_A}{d_B} = \dfrac{4{,}8}{5{,}2} \approx 0{,}92$$

Q42
Mecânica — Hidrostática — Princípio de Pascal

No sistema de vasos comunicantes da figura, a área da secção transversal do ramo B é cinco vezes maior que a do ramo A e ambos são fechados por dois êmbolos de massas desprezíveis. Um fluido incompressível está confinado na região limitada pelos êmbolos. Inicialmente, coloca-se sobre o êmbolo do ramo A uma caixa de massa 2 kg e, para mantê-la em equilíbrio, é necessário colocar sobre o êmbolo do ramo B uma caixa de massa $m$, desconhecida (Figura 1). Em seguida, inverte-se a posição das caixas e, nessa nova situação, para continuar mantendo o equilíbrio, é necessário colocar outra caixa de massa $M$ sobre a de massa 2 kg (Figura 2).

Vasos comunicantes: Figura 1 com 2 kg no ramo A e m no ramo B; Figura 2 com m no ramo A e M sobre 2 kg no ramo B

A massa $M$, em kg, vale

A)
4.
B)
6.
C)
12.
D)
24.
E)
48.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

E
Resolução comentada

Com os êmbolos de massa desprezível e o fluido incompressível, a pressão é a mesma nos dois êmbolos:

$$\dfrac{F_A}{S_A} = \dfrac{F_B}{S_B}$$

com $S_B = 5 S_A$.

Figura 1:

$$\dfrac{2g}{S_A} = \dfrac{m g}{5 S_A}$$

$$m = 10\text{ kg}$$

Figura 2: a caixa de massa $m = 10\text{ kg}$ passa para o ramo A e, no ramo B, ficam $2\text{ kg}$ mais $M$:

$$\dfrac{10\,g}{S_A} = \dfrac{(2 + M)\,g}{5 S_A}$$

$$2 + M = 50$$

$$M = 48\text{ kg}$$

Q43
Termologia — Calorimetria — Calor Específico e Fusão do Gelo

Numa aula prática de calorimetria, um professor faz a seguinte demonstração a seus alunos: apóia três esferas metálicas A, B e C de mesma massa, mas de substâncias diferentes, aquecidas a 100 ºC, sobre um bloco de gelo fundente. Verifica que para atingir o equilíbrio térmico com o gelo, a esfera C é a que derrete a maior quantidade de gelo, afundando mais, enquanto que a esfera A é a que derrete a menor quantidade de gelo.

Figura da questão 43 de Física — FMJ 2009 CG

A partir desse resultado, pode-se concluir que

A)
a esfera C apresenta o maior calor específico das três.
B)
a esfera A apresenta calor específico maior que o da esfera B.
C)
as três esferas apresentam o mesmo calor específico.
D)
as esferas apresentam calor específico igual ao do gelo.
E)
as esferas apresentam calor específico maior que o do gelo.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

A
Resolução comentada

Cada esfera cede ao gelo o calor $Q = m\,c\,\Delta\theta$, com mesma massa $m$ e mesma variação de temperatura ($100^\circ\text{C}$ até $0^\circ\text{C}$, a temperatura do gelo fundente). Esse calor funde uma massa de gelo

$$m_g = Q/L_f$$

Quanto maior a massa de gelo fundida, maior o calor cedido e, portanto, maior o calor específico da esfera. A esfera C, que derrete mais gelo, tem o maior calor específico; a A, que derrete menos, tem o menor.

Q44
Termologia — Termodinâmica — Trabalho em Diagrama P × V

Um gás ideal é levado de um estado A a um estado B pelos processos ACB e ADB mostrados no diagrama PxV.

Figura da questão 44 de Física — FMJ 2009 CG

A respeito do trabalho realizado pelas forças de pressão desse gás nessas transformações, é correto o indicado na alternativa

A)
τACB > τADB.
B)
τACB = τADB.
C)
τAD > 0 e τDB < 0.
D)
τAC > 0 e τCB < 0.
E)
τAD = τCB.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

A
Resolução comentada

O trabalho realizado pelo gás é numericamente igual à área sob a curva no diagrama $P \times V$ e é positivo na expansão. Nos trechos isocóricos ($V$ constante), $\tau = 0$.

Pelo caminho $ACB$, a única expansão ocorre em $C \to B$, a pressões elevadas (o trecho $A \to C$ é isocórico). Pelo caminho $ADB$, a única expansão ocorre em $A \to D$, a pressões menores (o trecho $D \to B$ é isocórico). A área sob $ACB$ é maior que a área sob $ADB$, logo $\tau_{ACB} > \tau_{ADB}$.

Q45
Óptica — Lentes — Lente Convergente como Lupa

A figura mostra uma gota de água sobre uma folha, permitindo ver detalhes ampliados através dela, sem invertê-los.

Figura da questão 45 de Física — FMJ 2009 CG

Na situação descrita, a gota funciona como

A)
uma lente divergente, com o objeto colocado no seu plano focal.
B)
uma lente divergente, com o objeto colocado entre seu plano focal e a própria lente.
C)
uma lente convergente, com o objeto colocado além de seu plano focal.
D)
uma lente convergente, com o objeto entre seu plano focal e a própria lente.
E)
uma lente convergente com o objeto colocado no seu plano focal.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

D
Resolução comentada

Uma imagem virtual, direita e maior que o objeto é formada por uma lente convergente quando o objeto está entre o foco e a lente (é o princípio da lupa). Lentes divergentes sempre formam imagens virtuais, direitas e menores. Com o objeto no foco ou além dele, a lente convergente forma imagem invertida (ou não a forma).

A gota de água, com superfície convexa, comporta-se como lente convergente, e o objeto (folha) está entre o foco e a gota.

Q46
Ondulatória — Acústica — Propagação do Som em Meios Materiais

O telefone de latinha é uma brincadeira muito antiga. Consiste de duas latas com um furo no fundo de cada uma e um barbante longo com as extremidades presas nesses furos. Com o barbante esticado, se uma pessoa falar com a boca próxima a uma das latas, outra pessoa pode escutar colocando o ouvido próximo da outra lata.

Figura da questão 46 de Física — FMJ 2009 CG

A respeito do observado nessa brincadeira, são feitas as seguintes afirmações: I. o som pode se propagar pelo barbante porque se trata de uma onda mecânica; II. o som propaga-se apenas pelo barbante e não pelo ar; III. quanto mais tenso o barbante estiver, mais rápido o som propaga-se por ele; IV. mesmo variando a tensão no barbante, não variará a freqüência da onda sonora que se propaga por ele. Está correto apenas o contido em

A)
I, II e III.
B)
I, III e IV.
C)
II, III e IV.
D)
I e III.
E)
II e III.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

B
Resolução comentada

I. Verdadeira. O som é uma onda mecânica, que precisa de meio material (aqui, o barbante).

II. Falsa. O som se propaga também pelo ar entre as latas; o barbante apenas transmite melhor.

III. Verdadeira. Em uma corda:

$$v = \sqrt{T/\mu}$$

: quanto maior a tração, maior a velocidade da onda.

IV. Verdadeira. A frequência é determinada pela fonte e não muda quando a onda passa de um meio para outro ou quando a tração varia.

Q47
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores

Os dois circuitos elétricos mostrados são montados com dois resistores ôhmicos R1 e R2, um gerador ideal de 120 V, um amperímetro também ideal e fios de resistência elétrica desprezível.

Figura da questão 47 de Física — FMJ 2009 CG
Figura da questão 47 de Física — FMJ 2009 CG

Se no primeiro circuito o amperímetro indica 2,4 A e, no segundo, 10 A, pode-se concluir que R1 e R2 valem, em ohm,

A)
25 e 25.
B)
20 e 50.
C)
20 e 30.
D)
10 e 60.
E)
10 e 40.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

C
Resolução comentada

Circuito 1 (série):

$$R_1 + R_2 = \dfrac{120}{2{,}4} = 50\,\Omega$$

Circuito 2 (paralelo): o amperímetro mede a corrente total:

$$R_{eq} = \dfrac{120}{10} = 12\,\Omega$$

$$\dfrac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = 12$$

$$R_1 R_2 = 600$$

Procuramos dois números com soma 50 e produto 600:

$$x^2 - 50x + 600 = 0$$

$$x = 20$$

ou $x = 30$. Então, $R_1$ e $R_2$ valem $20\,\Omega$ e $30\,\Omega$.

Q48
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Ímãs e Magnetização

Um ímã em forma de barra com extremos A e B foi quebrado e separado em duas partes com AC e DB, como mostra a figura. A seguir, o pedaço AC foi aproximado de uma pequena barra metálica de extremos 1-2, com o extremo 1 perto de AC, e notou-se que houve atração entre eles. Depois, o pedaço DB foi aproximado da mesma barra, agora com o extremo 2 perto de DB, e notou-se que também houve atração.

Figura da questão 48 de Física — FMJ 2009 CG
Figura da questão 48 de Física — FMJ 2009 CG
Figura da questão 48 de Física — FMJ 2009 CG
Figura da questão 48 de Física — FMJ 2009 CG

Baseando-se nessas informações, pode-se afirmar que

A)
B e C são pólos magnéticos opostos.
B)
A e D são dois pólos Norte magnéticos.
C)
o extremo 1 da barra é um pólo Sul magnético.
D)
a barra 1-2 não é magnetizada.
E)
C e D são pólos magnéticos iguais.

Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais

D
Resolução comentada

Ao quebrar o ímã, cada pedaço fica com dois polos: em cada extremidade da fratura surgem polos opostos ($C$ e $D$ são polos opostos, assim como $A$ e $B$ entre si).

A extremidade 1 da barra é atraída por $AC$ (perto de $C$) e a extremidade 2 é atraída por $DB$ (perto de $D$), onde $C$ e $D$ são polos opostos.

Se a barra $1\text{-}2$ fosse um ímã, uma de suas extremidades seria repelida por um desses polos quando aproximada.

Como ambas foram atraídas, a barra não é um ímã: é um material ferromagnético não magnetizado, que é atraído por qualquer polo, pois se imanta por indução.

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