Faculdade de Ciências Médicas e da Saúde de São Paulo — Fundação São Camilo
Processo Seletivo 2º Semestre de 2022 · Prova II (Ciências da Natureza e Matemática) — questões de Física (Q31 a Q35) com gabarito oficial e resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
aceleração da gravidade: $g = 10\,\text{m/s}^2$
Q31
Cinemática — Movimento Uniforme e Velocidade Média
Dois carros, A e B, trafegam por uma rodovia de mão dupla, em sentidos opostos e se aproximam de uma ponte retilínea de 50 m de comprimento. Quando o carro A inicia a travessia dessa ponte, o carro B está a 30 m de distância da outra extremidade da ponte, conforme a figura. As dimensões dos carros podem ser desconsideradas em relação às da ponte.
fora de escala
Durante a travessia, as velocidades dos carros são mantidas constantes e eles saem da ponte simultaneamente. Nessas condições, em relação à rodovia, a velocidade do carro B, comparada à do carro A, é maior em
A)60%.
B)25%.
C)40%.
D)20%.
E)50%.
Gabarito oficial
A
Resolução
Os dois carros saem da ponte no mesmo instante, ou seja, gastam o mesmo intervalo de tempo $\Delta t$ desde o instante mostrado na figura.
O carro A já está entrando na ponte: para sair pela outra extremidade, percorre apenas o comprimento da ponte.
$$d_A = 50\,\text{m}$$
O carro B ainda está a 30 m da ponte: precisa vencer esses 30 m e, em seguida, atravessar os 50 m da ponte.
$$d_B = 30 + 50 = 80\,\text{m}$$
Como o movimento é uniforme e $\Delta t$ é o mesmo para ambos:
Logo, $v_B = 1{,}60\,v_A$, isto é, a velocidade de B supera a de A em 60%.
Q32
Termologia — Dilatação Volumétrica
Em uma oficina mecânica, um pino e um anel, feitos de metais diferentes, encontram-se firmemente encaixados um no outro à temperatura ambiente. Para separá-los, alguém propõe mergulhar o conjunto em água a uma temperatura inferior à ambiente durante alguns minutos, considerando que metais distintos se contraem diferentemente quando submetidos à mesma redução de temperatura.
A tabela apresenta o coeficiente de dilatação volumétrica $(\gamma)$ de alguns materiais, dentre os que poderiam constituir o pino e o anel.
Material
$\gamma\ (10^{-6}\ ^\circ\text{C}^{-1})$
Ferro
36
Cobre
51
Latão
60
Alumínio
72
Chumbo
87
Essa solução proposta de separação surtirá o efeito esperado se o pino e o anel forem homogêneos e feitos, respectivamente, de
A)cobre e latão.
B)alumínio e chumbo.
C)chumbo e cobre.
D)ferro e alumínio.
E)latão e alumínio.
Gabarito oficial
C
Resolução
Ao resfriar o conjunto, ambos se contraem. Para que o pino se solte do anel, é preciso que o pino diminua mais do que o furo do anel — ou seja, o pino deve ser feito do material de maior coeficiente de dilatação:
$$\gamma_{\text{pino}} > \gamma_{\text{anel}}$$
Observação importante: o furo de um corpo dilata (e contrai) como se fosse feito do próprio material do anel, acompanhando $\gamma_{\text{anel}}$.
Apenas na alternativa C o pino tem coeficiente maior que o do anel.
Q33
Óptica Geométrica — Reflexão Total e Ângulo Limite
A figura mostra um experimento que ilustra a reflexão total sofrida por um feixe de laser propagando-se por água com açúcar dissolvido e incidindo, sob um ângulo $\alpha$, na interface entre esse meio e o ar.
(Manual do Mundo. youtube.com. Adaptado.)
Considere que o índice de refração relativo da água com açúcar em relação ao ar é 1,4 e que a reflexão total ilustrada na figura só ocorre porque o ângulo $\alpha$ é maior do que o ângulo limite (L) para refração entre os dois meios citados. Nesse experimento, o valor de $\text{sen}(L)$ é, aproximadamente,
A)0,4.
B)0,5.
C)0,6.
D)0,7.
E)0,3.
Gabarito oficial
D
Resolução
No ângulo limite L, o raio refratado emerge rasante à superfície, isto é, com ângulo de refração de $90^\circ$. Aplicando a lei de Snell-Descartes na passagem do meio mais refringente (água com açúcar) para o menos refringente (ar):
Uma pequena esfera é presa entre duas paredes verticais paralelas por dois elásticos ideais e encontra-se inicialmente em repouso na posição P, conforme indica a figura. Essa esfera é deslocada até a posição Q, onde é abandonada a partir do repouso, passando a descrever um movimento harmônico simples vertical entre as posições Q e R, com período de oscilação de $\dfrac{\pi}{2}$ segundos.
Sabendo que, na direção vertical, a posição dessa esfera é definida pelo valor da coordenada y, cujo eixo está indicado na figura, no instante $t = \dfrac{\pi}{3}\,\text{s}$ o valor de y é
A)0,1 m.
B)−0,3 m.
C)−0,1 m.
D)0,2 m.
E)−0,2 m.
Gabarito oficial
E
Resolução
Pela figura, a esfera oscila entre $y = +0{,}4\,\text{m}$ (posição Q) e $y = -0{,}4\,\text{m}$ (posição R), em torno de P $(y=0)$. Logo, a amplitude é:
Eletrodinâmica — Potência Elétrica e Energia Consumida
Na residência de determinada família há um chuveiro elétrico cuja chave seletora que regula a temperatura da água pode ser ligada em três posições: morna (M), quente (Q) ou muito quente (MQ). O esquema representa o circuito elétrico desse chuveiro, formado por três resistores ôhmicos idênticos (R) e uma chave seletora (Ch). Os fios e as conexões são ideais e esse chuveiro é sempre ligado a uma mesma diferença de potencial (U).
Em um mês de janeiro, esse chuveiro foi utilizado por um intervalo de tempo T, sempre na posição morna. No mês de julho do mesmo ano, devido às férias da família, esse chuveiro foi utilizado por um intervalo de tempo T/4, sempre na posição muito quente.
Sendo $\Delta\varepsilon$ a quantidade de energia elétrica consumida por esse chuveiro nos referidos meses, tem-se que:
Os três resistores idênticos estão ligados em paralelo com a fonte, e a chave seletora define quantos deles ficam ligados ao mesmo tempo. Como todos recebem a mesma tensão U, cada resistor ligado dissipa $\dfrac{U^2}{R}$.
Portanto, quanto mais resistores em funcionamento, maior a potência e mais quente a água:
