Vestibular de Medicina · CG — Conhecimentos Gerais · Prova II · Física · 02/12/2017.
CG · Prova II · 02/12/2017 · Física: Q51–Q60. Respostas calculadas pelo Método TEF.
Q51
Termologia — Transmissão de Calor — Lei de Fourier
O fluxo de calor (Φ) através de uma parede condutora que separa duas regiões, A e B, é definido pela relação $\Phi=\dfrac{Q}{\Delta t}$, em que Q é a quantidade de calor que passa pela parede em um intervalo de tempo Δt. Segundo a Lei de Fourier, esse mesmo fluxo é dado por $\Phi=\dfrac{k\cdot S\cdot(\theta_A-\theta_B)}{d}$, em que S é a área da secção transversal da parede, d é a sua espessura, (θA − θB) é a diferença de temperatura entre um lado e o outro da parede e k é o coeficiente de condutividade térmica do material dessa parede.
No Sistema Internacional de Unidades, o coeficiente de condutividade térmica pode ser expresso na unidade
A)J · m · K · s−1
B)J · m−1 · K−1 · s−1
C)J2 · m2 · K−1 · s−1
D)J2 · m−1 · K · s−1
E)J−1 · m · K · s2
Resposta calculada pelo Método TEF
B
Resolução Método TEF
Isolando a condutividade, $k=\Phi d/(S\Delta\theta)$. Como $[\Phi]=\mathrm{J/s}$, $[d]=\mathrm m$, $[S]=\mathrm{m^2}$ e $[\Delta\theta]=\mathrm K$, resulta $[k]=\mathrm{J\,m^{-1}\,K^{-1}\,s^{-1}}$.
Q52
Mecânica — Cinemática — Lançamento Vertical
Um garoto lança uma pedra verticalmente para cima a partir do solo no instante t = 0. O gráfico representa a altura (h) dessa pedra em função do tempo.
Adotando g = 10 m/s² e desprezando a resistência do ar, a velocidade dessa pedra no instante t = 0,5 s é igual a
A)5 m/s.
B)4 m/s.
C)2 m/s.
D)3 m/s.
E)1 m/s.
Resposta calculada pelo Método TEF
E
Resolução Método TEF
No ponto mais alto, a velocidade é nula. Pela equação de Torricelli, $v_0=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot1{,}8}=6\ \mathrm{m/s}$. Assim, $v(0{,}5)=v_0-gt=6-10\cdot0{,}5=1\ \mathrm{m/s}$, para cima.
Q53
Mecânica — Estática — Associação de Polias
A associação de polias representada na figura foi feita para facilitar a movimentação vertical de cargas em determinado armazém. Utilizando esse dispositivo, um rapaz mantém suspensa, em repouso, uma caixa de 54 kg.
Considerando as polias ideais, para manter a caixa parada na posição indicada, a força de tração que o rapaz aplica na corda que ele está puxando verticalmente é igual a
A)90 N.
B)45 N.
C)180 N.
D)270 N.
E)320 N.
Resposta calculada pelo Método TEF
C
Resolução Método TEF
A corda puxada pelo rapaz tem tração T e sustenta a polia móvel por dois segmentos; portanto, a força no eixo dessa polia é 2T. A outra corda, que passa pela polia fixa, tem tração 2T. A caixa é sustentada simultaneamente por T e 2T. No equilíbrio, $3T=mg=54\cdot10=540\ \mathrm N$, logo $T=180\ \mathrm N$.
Os satélites geoestacionários orbitam a Terra em movimento circular e uniforme a uma distância próxima de 42 400 km de seu centro, trocando informações com antenas fixas na Terra. Para que isso seja possível, esses satélites giram com a mesma velocidade angular com que a Terra gira em torno de seu eixo imaginário.
(www.emaze.com. Adaptado.)
Considerando um satélite geoestacionário nas condições descritas, é correto afirmar que
A)sua velocidade escalar é igual à das antenas fixas.
B)seu período de rotação ao redor da Terra é próximo de 12 h.
C)sua aceleração é igual a zero.
D)sua velocidade escalar não depende de sua massa.
E)sua velocidade escalar é menor do que a das antenas fixas.
Resposta calculada pelo Método TEF
D
Resolução Método TEF
Igualando a força gravitacional à resultante centrípeta, $GMm/r^2=mv^2/r$. A massa m do satélite cancela, fornecendo $v=\sqrt{GM/r}$. O período geoestacionário acompanha a rotação terrestre, aproximadamente 24 h. Embora o módulo da velocidade seja constante, há aceleração centrípeta.
Q55
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão Elástica
A figura mostra o perfil de uma pista em que há um patamar de altura h em relação ao nível mais baixo. Um bloco A, de massa m, é abandonado de uma altura H > h e colide frontalmente, de forma perfeitamente elástica, com o bloco B, também de massa m, em repouso no nível mais baixo da pista.
Desprezando o atrito e a resistência do ar e sabendo que os corpos não perdem contato com a pista em momento algum, é correto afirmar que, após a colisão, o bloco A
A)retorna até a altura h e o bloco B não atinge o patamar.
B)retorna para a altura H e o bloco B não atinge o patamar.
C)retorna para a altura H e o bloco B ultrapassa o patamar, atingindo o ponto P.
D)para no local da colisão e o bloco B ultrapassa o patamar, atingindo o ponto P.
E)para no local da colisão e o bloco B para sobre o patamar.
Resposta calculada pelo Método TEF
D
Resolução Método TEF
Em uma colisão frontal perfeitamente elástica entre massas iguais, os corpos trocam suas velocidades. Como B estava parado, A para e B passa a mover-se com a velocidade de A. A energia mecânica de B após a colisão é mgH. Como H > h, B consegue superar o patamar e atingir P.
Q56
Mecânica — Hidrostática — Empuxo
Um cilindro maciço de volume constante está totalmente imerso em água quando começa a ser puxado verticalmente para cima por meio de um fio ideal, até sua emersão completa. A intensidade da força de tração no fio varia em função do tempo conforme o gráfico. No instante t1, o cilindro inicia a saída da água e, no instante t2, ele sai por completo.
Considere que g = 10 m/s², que a densidade da água é igual a 10³ kg/m³ e que a resistência imposta pelo ar e pela água são desprezíveis. Se durante todo o tempo o movimento do cilindro é retilíneo e uniforme, seu volume é igual a
A)6 × 10−3 m³.
B)8 × 10−3 m³.
C)4 × 10−3 m³.
D)3 × 10−3 m³.
E)12 × 10−3 m³.
Resposta calculada pelo Método TEF
B
Resolução Método TEF
Com velocidade constante, a resultante é nula. Fora da água, o peso é igual à tração: P = 120 N. Quando totalmente imerso, T = 40 N, então o empuxo vale E = P − T = 80 N. Pela lei de Arquimedes, $V=E/(\rho g)=80/(10^3\cdot10)=8\times10^{-3}\ \mathrm{m^3}$.
Q57
Óptica — Refração — Ângulo Limite
Um raio de luz monocromático que se propaga pelo ar incide no centro da base de um sólido com a forma de um cilindro circular reto, de raio A, feito de um material homogêneo e transparente. Esse raio passa a se propagar pelo interior do cilindro e refrata novamente para o ar de forma rasante à superfície lateral do cilindro.
Considerando o índice de refração absoluto do ar nAr = 1 e as informações da figura, o índice de refração absoluto do material com que o cilindro é feito é igual a
A)$n=\dfrac{\sqrt{A^2+B^2}}{A}$
B)$n=\dfrac{A}{\sqrt{A^2+B^2}}$
C)$n=\sqrt{\dfrac{A+B}{B}}$
D)$n=\dfrac{B}{\sqrt{A^2+B^2}}$
E)$n=\dfrac{\sqrt{A^2+B^2}}{B}$
Resposta calculada pelo Método TEF
E
Resolução Método TEF
No ponto de saída, o ângulo refratado é 90°, de modo que o ângulo de incidência interno é o ângulo limite. Pela geometria, $\sin i=B/\sqrt{A^2+B^2}$. Aplicando Snell na superfície lateral: $n\sin i=1\cdot\sin90^\circ=1$. Assim, $n=\sqrt{A^2+B^2}/B$.
Q58
Ondulatória — Conceitos Básicos — Frequência de Propagação
Uma onda transversal propaga-se, com velocidade constante, para direita, por uma corda elástica tracionada. Na figura, a linha contínua representa a corda em um instante t1 e a linha pontilhada, em um instante t2, tal que t2 − t1 é menor do que o período de oscilação dos pontos da corda.
Considerando as medidas indicadas na figura, a frequência de oscilação dos pontos da corda é igual a
A)$\dfrac{L}{(t_2-t_1)\cdot D}$
B)$\dfrac{D}{(t_2-t_1)\cdot L}$
C)$\dfrac{D}{2\cdot(t_2-t_1)\cdot L}$
D)$\dfrac{L-D}{t_2-t_1}$
E)$\dfrac{2\cdot L}{(t_2-t_1)\cdot D}$
Resposta calculada pelo Método TEF
B
Resolução Método TEF
O comprimento L corresponde à distância entre duas cristas consecutivas, isto é, ao comprimento de onda. O deslocamento do perfil no intervalo entre os instantes é D. Logo, $v=D/(t_2-t_1)$ e $f=v/\lambda=D/[(t_2-t_1)L]$.
Q59
Eletricidade — Eletrostática — Superposição de Forças
Quatro cargas puntiformes fixas, qA, qB, qC e qD, estão dispostas em um mesmo plano, conforme a figura. Sabe-se que qA = qB = +q e que qC = qD = −q.
Sabendo que a força elétrica de atração entre as cargas qA e qC tem intensidade F e considerando as distâncias apresentadas na figura, a resultante das forças elétricas que as cargas qA, qB e qD exercem sobre a carga qC tem intensidade
A)$3F$
B)$F\sqrt2$
C)$F\sqrt5$
D)$F\sqrt3$
E)$2F$
Resposta calculada pelo Método TEF
C
Resolução Método TEF
As três distâncias à carga C são d, e os módulos das cargas são iguais. Assim, cada força tem módulo F. A atrai C para a esquerda; B atrai C para cima; D repele C também para cima. As componentes da resultante têm módulos F e 2F. Pelo teorema de Pitágoras, $F_R=\sqrt{F^2+(2F)^2}=F\sqrt5$.
Q60
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores
O circuito da figura foi montado com oito resistores ôhmicos e um gerador ideal. Os fios de ligação utilizados não apresentam resistência elétrica considerável.
A potência elétrica total dissipada nesse circuito é
A)36 W.
B)24 W.
C)48 W.
D)12 W.
E)60 W.
Resposta calculada pelo Método TEF
A
Resolução Método TEF
Os fios diagonais unem cada vértice externo ao vértice interno correspondente. Assim, cada par de resistores de 8 Ω do mesmo lado está em paralelo e equivale a 4 Ω. Esses três pares (lado esquerdo, topo e lado direito) formam um ramo em série de 12 Ω. Na base, os dois resistores de 12 Ω estão em paralelo e equivalem a 6 Ω. Os ramos de 12 Ω e 6 Ω estão em paralelo: $R_{eq}=12\cdot6/(12+6)=4\ \Omega$. Portanto, $P=U^2/R_{eq}=12^2/4=36\ \mathrm W$.
