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UNESP · 2006 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas

Universidade Estadual Paulista

Vestibular 2006 · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.

Q37
Mecânica — Cinemática — Ultrapassagem e velocidade relativa

Duas carretas, A e B, cada uma com 25 m de comprimento, transitam em uma rodovia, no mesmo sentido e com velocidades constantes. Estando a carreta A atrás de B, porém movendo-se com velocidade maior que a de B, A inicia uma ultrapassagem sobre B. O gráfico mostra o deslocamento de ambas as carretas em função do tempo.

Figura da questão 37 de Física — 1 2006 CG

Considere que a ultrapassagem começa em t = 0, quando a frente da carreta A esteja alinhada com a traseira de B, e termina quando a traseira da carreta A esteja alinhada com a frente de B. O instante em que A completa a ultrapassagem sobre B é

A)

2,0 s.

B)

4,0 s.

C)

6,0 s.

D)

8,0 s.

E)

10,0 s.

Alternativa correta: D

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Identifique o referencial, o intervalo de tempo e o tipo de movimento antes de escolher a relação matemática. Em gráficos, inclinação e área representam grandezas diferentes.

As duas retas passam pelo ponto (4 s,100 m).

Para A, vA = 100/4 = 25 m/s; para B, vB = (100−25)/4 = 18,75 m/s.

A distância relativa necessária é 25+25 = 50 m.

Logo, Δt = 50/(25−18,75) = 8 s.

Alternativa D.

Q38
Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical

Para deslocar tijolos, é comum vermos em obras de construção civil um operário no solo, lançando tijolos para outro que se encontra postado no piso superior. Considerando o lançamento vertical, a resistência do ar nula, a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e a distância entre a mão do lançador e a do receptor 3,2 m, a velocidade com que cada tijolo deve ser lançado para que chegue às mãos do receptor com velocidade nula deve ser de

A)

5,2 m/s.

B)

6,0 m/s.

C)

7,2 m/s.

D)

8,0 m/s.

E)

9,0 m/s.

Alternativa correta: D

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Identifique o referencial, o intervalo de tempo e o tipo de movimento antes de escolher a relação matemática. Em gráficos, inclinação e área representam grandezas diferentes.

Na altura de 3,2 m, v = 0.

Pela equação de Torricelli, v₀² = 2gΔh = 2·10·3,2 = 64; v₀ = 8 m/s.

Alternativa D.

Q39
Mecânica — Dinâmica — Segunda lei de Newton

Um bloco de massa mA desliza no solo horizontal, sem atrito, sob ação de uma força constante, quando um bloco de massa mB é depositado sobre ele. Após a união, a força aplicada continua sendo a mesma, porém a aceleração dos dois blocos fica reduzida à quarta parte da aceleração que o bloco A possuía. Pode-se afirmar que a razão entre as massas, mA / mB, é

A)

1/3.

B)

4/3.

C)

3/2.

D)

1.

E)

2.

Alternativa correta: A

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Aplique a segunda lei de Newton à resultante, $\sum\vec F=m\vec a$. A direção da aceleração determina qual componente da força deve ser considerada; uma força isolada não representa necessariamente a resultante.

Antes, a = F/mA.

Depois, a/4 = F/(mA+mB).

Segue mA+mB = 4mA, logo mB = 3mA e mA/mB = 1/3.

Alternativa A.

Q40
Mecânica — Gravitação — Órbita circular

Depois de anos de interrupção, ocorreu neste ano a retomada de lançamentos do ônibus espacial pela NASA, desta vez com sucesso. Nas imagens divulgadas do dia-a-dia no ônibus espacial girando ao redor da Terra, pudemos ver os astronautas realizando suas atividades, tanto fora da nave como no seu interior. Considerando que as órbitas da nave e dos astronautas sejam circulares, analise as afirmações seguintes. I. Não há trabalho realizado pela força gravitacional para manter um astronauta em órbita ao redor da Terra. II. A aceleração de um astronauta girando ao redor da Terra deve-se exclusivamente à ação da força gravitacional. III. A velocidade vetorial do astronauta ao redor da Terra é constante. Estão corretas as afirmações:

A)

II, somente.

B)

III, somente.

C)

I e II, somente.

D)

II e III, somente.

E)

I, II e III.

Alternativa correta: C

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Use a distância ao centro do astro na lei $F=GMm/r^2$. Em órbitas, a gravidade fornece a aceleração orbital; para corpos em torno do mesmo astro, a terceira lei de Kepler relaciona período e raio orbital.

I é verdadeira: a força gravitacional é perpendicular ao deslocamento, sem trabalho.

II é verdadeira: a gravidade fornece a aceleração centrípeta.

III é falsa: a direção da velocidade varia ao longo da órbita.

Alternativa C.

Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Potência em aclive

Um automóvel de massa 1 200 kg percorre um trecho de estrada em aclive, com inclinação de 30º em relação à horizontal, com velocidade constante de 60 km/h. Considere que o movimento seja retilíneo e despreze as perdas por atrito. Tomando g = 10 m/s2, e utilizando os dados da tabela,

Figura da questão 41 de Física — 1 2006 CG

a potência desenvolvida pelo veículo será de

A)

30 kW.

B)

50 kW.

C)

60 kW.

D)

100 kW.

E)

120 kW.

Alternativa correta: D

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Organize o balanço de energia, considerando o trabalho das forças e eventuais perdas. A potência média é energia transferida por tempo, $P_m=\Delta E/\Delta t$, e rendimento compara energia útil com energia fornecida.

A força de tração equilibra mg sen 30° = 1200·10·0,5 = 6000 N.

Como 60 km/h = 50/3 m/s, P = Fv = 6000·50/3 = 100000 W = 100 kW.

Alternativa D.

Q42
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e indicação de balança

Uma bexiga, confeccionada com látex altamente flexível, é utilizada para vedar o bocal de um recipiente contendo nitrogênio líquido. Este conjunto é colocado sobre o prato de uma balança de precisão, conforme ilustrado na figura. A indicação da balança é registrada durante o período de tempo em que a bexiga se expande como conseqüência da evaporação controlada do nitrogênio líquido.

Bexiga expandida sobre recipiente de nitrogênio líquido em uma balança

O pesquisador responsável pela experiência concluiu que a indicação L da balança (com escala em gramas), em função do tempo, em segundos, poderia ser representada pela função L = 318 – 3t/7. Considerando que no instante t = 0 a bexiga está completamente murcha, pode-se dizer que a massa de ar deslocada em um intervalo de tempo de 28 s foi de

A)

10 g.

B)

12 g.

C)

16 g.

D)

20 g.

E)

24 g.

Alternativa correta: B

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Distinga pressão, força e empuxo. Em um líquido em repouso, a diferença de pressão é $\Delta p=\rho g\Delta h$; o empuxo corresponde ao peso do fluido deslocado.

A massa do conjunto fechado não muda, mas o aumento do volume aumenta o empuxo do ar.

A queda da indicação corresponde à massa de ar deslocada: L(0)−L(28) = 318−(318−3·28/7) = 12 g.

Alternativa B.

Q43
Termologia — Termodinâmica — Compressão adiabática

Um gás ideal, confinado no interior de um pistão com êmbolo móvel, é submetido a uma transformação na qual seu volume é reduzido à quarta parte do seu volume inicial, em um intervalo de tempo muito curto. Tratando-se de uma transformação muito rápida, não há tempo para a troca de calor entre o gás e o meio exterior. Pode-se afirmar que a transformação é

A)

isobárica, e a temperatura final do gás é maior que a inicial.

B)

isotérmica, e a pressão final do gás é maior que a inicial.

C)

adiabática, e a temperatura final do gás é maior que a inicial.

D)

isobárica, e a energia interna final do gás é menor que a inicial.

E)

adiabática, e a energia interna final do gás é menor que a inicial.

Alternativa correta: C

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Adotando trabalho positivo quando realizado pelo gás, a primeira lei é $\Delta U=Q-W$. Em um processo adiabático, $Q=0$, mas trabalho e variação de energia interna podem ser diferentes de zero.

A transformação rápida não troca calor: Q = 0, portanto é adiabática.

O meio realiza trabalho sobre o gás, aumentando sua energia interna e sua temperatura.

Alternativa C.

Q44
Termologia — Termometria — Calibração linear

Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório. Sua idéia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.

Figura da questão 44 de Física — 1 2006 CG

A correspondência entre a temperatura T, em ºC, e a resistência elétrica R, em Ω, é dada pela equação

A)

T = 100 × (R – 16) / 6,6.

B)

T = 100 × 6,6 / (R – 16).

C)

T = (R – 6,6) / (6,6 × 100).

D)

T = 100 × (R – 16) / 16.

E)

T = 100 × (R – 6,6) / 16.

Alternativa correta: A

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Uma escala termométrica é construída a partir de pontos de calibração. Distinga temperatura de intervalo de temperatura: deslocamentos entre origens das escalas não entram na conversão de uma variação.

A reta passa por (R,T) = (16,0) e (22,6,100).

Seu coeficiente angular é 100/(22,6−16) = 100/6,6.

Logo, T = 100(R−16)/6,6.

Alternativa A.

Q45
Óptica — Refração — Refração em prisma

Um prisma de vidro imerso em água, com a face AB perpendicular à face BC, e a face AC com uma inclinação de 45º em relação a AB, é utilizado para desviar um feixe de luz monocromático. O feixe penetra perpendicularmente à face AB, incidindo na face AC com ângulo de incidência de 45º. O ângulo limite para a ocorrência de reflexão total na face AC é 60º.

Figura da questão 45 de Física — 1 2006 CG

Considerando que o índice de refração do vidro é maior que o da água, a trajetória que melhor representa o raio emergente é

A)

I.

B)

IV.

C)

II.

D)

V.

E)

III.

Alternativa correta: E

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

A lei de Snell, $n_1\sin i=n_2\sin r$, usa ângulos medidos a partir da normal. A reflexão total só ocorre ao passar para um meio menos refringente, acima do ângulo limite.

A incidência de 45° é menor que o ângulo limite de 60°, portanto não ocorre reflexão total.

Ao sair do vidro para a água, o raio se afasta da normal.

Isso corresponde à trajetória III.

Alternativa E.

Q46
Ondulatória — Conceitos Básicos — Ondas e conservação de energia

No final de dezembro de 2004, um tsunami no oceano Índico chamou a atenção pelo seu poder de destruição. Um tsunami é uma onda que se forma no oceano, geralmente criada por abalos sísmicos, atividades vulcânicas ou pela queda de meteoritos. Este foi criado por uma falha geológica reta, muito comprida, e gerou ondas planas que, em alto mar, propagaram-se com comprimentos de onda muito longos, amplitudes pequenas se comparadas com os comprimentos de onda, mas com altíssimas velocidades. Uma onda deste tipo transporta grande quantidade de energia, que se distribui em um longo comprimento de onda e, por isso, não representa perigo em alto mar. No entanto, ao chegar à costa, onde a profundidade do oceano é pequena, a velocidade da onda diminui. Como a energia transportada é praticamente conservada, a amplitude da onda aumenta, mostrando assim o seu poder devastador. Considere que a velocidade da onda possa ser obtida pela relação $v=\sqrt{gh}$, onde g = 10 m/s2 e h são, respectivamente, a aceleração da gravidade e a profundidade no local de propagação. A energia da onda pode ser estimada através da relação E = kvA2, onde k é uma constante de proporcionalidade e A é a amplitude da onda. Se o tsunami for gerado em um local com 6 250 m de profundidade e com amplitude de 2 m, quando chegar à região costeira, com 10 m de profundidade, sua amplitude será

A)

14 m.

B)

12 m.

C)

10 m.

D)

8 m.

E)

6 m.

Alternativa correta: C

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Relacione velocidade, comprimento de onda e frequência por $v=\lambda f$. Interprete a configuração espacial e o instante representado; a distância entre cristas não é necessariamente a distância total marcada no desenho.

v₁ = √(10·6250) = 250 m/s e v₂ = √(10·10) = 10 m/s.

De kv₁A₁² = kv₂A₂², A₂ = 2√(250/10) = 10 m.

Alternativa C.

Q47
Eletricidade — Eletrodinâmica — Divisor de tensão

Um estudante adquiriu um aparelho cuja especificação para o potencial de funcionamento é pouco usual. Assim, para ligar o aparelho, ele foi obrigado a construir e utilizar o circuito constituído de dois resistores, com resistências X e R, como apresentado na figura.

Figura da questão 47 de Física — 1 2006 CG

Considere que a corrente que passa pelo aparelho seja muito pequena e possa ser descartada na solução do problema. Se a tensão especificada no aparelho é a décima parte da tensão da rede, então a resistência X deve ser

A)

6 R.

B)

8 R.

C)

9 R.

D)

11 R.

E)

12 R.

Alternativa correta: C

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

Reconstrua os ramos do circuito antes de aplicar $U=RI$ e $P=UI$. Resistores em série compartilham corrente; em paralelo, compartilham tensão. Mudanças nas conexões podem alterar o caminho da corrente.

A tensão no resistor R é UredeR/(X+R).

Ela deve valer Urede/10.

Portanto, R/(X+R) = 1/10, resultando em X = 9R.

Alternativa C.

Q48
Eletricidade — Indução Eletromagnética — Lei de Faraday

Uma espira, locomovendo-se paralelamente ao solo e com velocidade constante, atravessa uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da espira e ao solo. O fluxo magnético registrado, a partir do instante em que a espira entra nessa região até o instante de sua saída, é apresentado no gráfico da figura.

Figura da questão 48 de Física — 1 2006 CG

Analisando o gráfico, pode-se dizer que a força eletromotriz induzida, em volts, no instante t = 0,2 s, é

A)

80.

B)

60.

C)

40.

D)

20.

E)

0.

Alternativa correta: E

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2006.

Resolução

A indução depende da variação do fluxo magnético. Pela lei de Lenz, a corrente induzida produz um campo que se opõe à variação do fluxo, e não necessariamente ao campo já existente.

Em t = 0,2 s, o fluxo está no trecho horizontal do gráfico, com valor constante de 4 Wb.

Assim, ε = −dΦ/dt = 0 V.

Alternativa E.

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