UNESP · 2009 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2009 · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q37
Física Geral — Grandezas e Unidades — Unidades de energia
Desde 1960, o Sistema Internacional de Unidades (SI) adota uma única unidade para quantidade de calor, trabalho e energia, e recomenda o abandono da antiga unidade ainda em uso. Assinale a alternativa que indica na coluna I a unidade adotada pelo SI e na coluna II a unidade a ser abandonada.
A)I: joule (J); II: caloria (cal).
B)I: caloria (cal); II: joule (J).
C)I: watt (W); II: quilocaloria (kcal).
D)I: quilocaloria (kcal); II: watt (W).
E)I: pascal (Pa); II: quilocaloria (kcal).
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Comece pelas definições das grandezas e pelas unidades do SI. Relações entre grandezas também determinam as unidades das quantidades derivadas.
O joule é a unidade de energia, trabalho e quantidade de calor no Sistema Internacional.
A unidade antiga indicada é a caloria.
Alternativa A.
Q38
Mecânica — Cinemática — Rolamento sem deslizamento
Admita que em um trator semelhante ao da foto a relação entre o raio dos pneus de trás (rT) e o raio dos pneus da frente (rF) é rT = 1,5·rF.
Chamando de vT e vF os módulos das velocidades de pontos desses pneus em contato com o solo e de fT e fF as suas respectivas freqüências de rotação, pode-se afirmar que, quando esse trator se movimenta, sem derrapar, são válidas as relações:
A)
vT = vF e fT = fF.
B)
vT = vF e 1,5·fT = fF.
C)
vT = vF e fT = 1,5·fF.
D)
vT = 1,5·vF e fT = fF.
E)
1,5·vT = vF e fT = fF.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
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.
Os dois pneus acompanham a mesma velocidade de translação do trator e têm a mesma velocidade tangencial relativa aos seus centros.
De 2πrTfT = 2πrFfF e rT = 1,5rF, obtemos 1,5fT = fF.
No referencial do solo, os pontos de contato instantâneo têm velocidade nula em ambos os pneus.
Alternativa B.
Q39
Mecânica — Estática — Peso e força de apoio
Em uma circular técnica da Embrapa, depois da figura,
encontramos uma recomendação que, em resumo, diz: “No caso do arraste com a carga junto ao solo (se por algum motivo não pode ou não deve ser erguida…) o ideal é arrastá-la … reduzindo a força necessária para movimentá-la, causando menor dano ao solo … e facilitando as manobras. Mas neste caso o peso da tora aumenta.” Pode se afirmar que a frase que destacamos em itálico é conceitualmente
A)
inadequada, pois o peso da tora diminui, já que se distribui sobre uma área maior.
B)
inadequada, pois o peso da tora é sempre o mesmo, mas é correto afirmar que em II a força exercida pela tora sobre o solo aumenta.
C)
inadequada: o peso da tora é sempre o mesmo e, além disso, a força exercida pela tora sobre o solo em II diminui, pois se distribui por uma área maior.
D)
adequada, pois nessa situação a tora está integralmente apoiada sobre o solo.
E)
adequada, pois nessa situação a área sobre a qual a tora está apoiada sobre o solo também aumenta.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Decomponha as forças nas direções adequadas. No equilíbrio translacional, as somas de componentes são nulas; para testar se há equilíbrio, compare a resultante com zero antes de impor essa condição.
O peso mg não muda com a posição da tora.
Ao apoiá-la integralmente, o solo passa a sustentar todo o peso; na situação parcialmente suspensa, parte dele é sustentada pelo trator.
Assim, a força sobre o solo aumenta em II, mas o peso permanece igual.
Alternativa B.
Q40
Mecânica — Quantidade de Movimento — Sistema não isolado
Um madeireiro tem a infeliz idéia de praticar tiro ao alvo disparando seu revólver contra um tronco de árvore caído no solo. Os projéteis alojam-se no tronco, que logo fica novamente imóvel sobre o solo. Nessa situação, considerando um dos disparos, pode-se afirmar que a quantidade de movimento do sistema projétil-tronco
A)
não se conserva, porque a energia cinética do projétil se transforma em calor.
B)
se conserva e a velocidade final do tronco é nula, pois a sua massa é muito maior do que a massa do projétil.
C)
não se conserva, porque a energia não se conserva, já que o choque é inelástico.
D)
se conserva, pois a massa total do sistema projétil-tronco não foi alterada.
E)
não se conserva, porque o sistema projétil-tronco não é isolado.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
A quantidade de movimento é vetorial, $\vec p=m\vec v$. Sua conservação exige impulso externo resultante desprezível no intervalo analisado; conservação de momento não implica conservação de energia cinética.
O solo exerce força externa sobre o tronco, sobretudo o atrito que o imobiliza após o impacto.
O sistema projétil-tronco não é isolado durante todo o processo, portanto sua quantidade de movimento não se conserva.
Alternativa E.
Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Trabalho da gravidade
Suponha que os tratores 1 e 2 da figura arrastem toras de mesma massa pelas rampas correspondentes, elevando-as à mesma altura h. Sabe-se que ambos se movimentam com velocidades constantes e que o comprimento da rampa 2 é o dobro do comprimento da rampa 1.
Chamando de τ1 e τ2 os trabalhos realizados pela força gravitacional sobre essas toras, pode-se afirmar que:
A)
τ1 = 2τ2; τ1 > 0 e τ2 < 0.
B)
τ1 = 2τ2; τ1 < 0 e τ2 > 0.
C)
τ1 = τ2; τ1 < 0 e τ2 < 0.
D)
2τ1 = τ2; τ1 > 0 e τ2 > 0.
E)
2τ1 = τ2; τ1 < 0 e τ2 < 0.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
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 gravidade é conservativa: seu trabalho depende apenas da variação de altura.
Para as duas toras, W = −mgh.
Os trabalhos são iguais e negativos, independentemente do comprimento das rampas.
Alternativa C.
Q42
Termologia — Calorimetria — Calor de combustão
Segundo a Biblioteca Virtual Leite Lopes, O calor de combustão de um combustível é a quantidade de calor que 1 grama da substância produz, ao ser completamente queimada. O calor de combustão do carvão vegetal pode ter valores muito variáveis, mas um valor médio bem aceito é 3,0 · 107 J/kg. Nesse caso, sabendo-se que o calor específico da água é 4,2·103 J/(kg·ºC), e supondo que não haja perdas, a massa de carvão que, completamente queimada, fornece a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água de 28 ºC à fervura (100 ºC), em gramas, é aproximadamente de
A)
600.
B)
300.
C)
150.
D)
50.
E)
10.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Para aquecimento sem mudança de fase, use $Q=mc\Delta T$. Em trocas térmicas, contabilize calor recebido, calor cedido e perdas indicadas pelo enunciado.
Q = mcΔT = 1·4200·72 = 302400 J.
A massa de carvão é Q/(3×10⁷) = 0,01008 kg ≈ 10 g.
Alternativa E.
Q43
Termologia — Gases Ideais — Quantidade de gás e pressão
Por meio de uma bomba de ar comprimido, um tratorista completa a pressão de um dos pneus do seu trator florestal, elevando-a de 1,1·105 Pa (16 lbf/pol2) para 1,3·105 Pa (19 lbf/pol2), valor recomendado pelo fabricante. Se durante esse processo a variação do volume do pneu é desprezível, o aumento da pressão no pneu se explica apenas por causa do aumento
A)
da temperatura do ar, que se eleva em 18% ao entrar no pneu, pois o acréscimo do número de mols de ar pode ser considerado desprezível.
B)
da temperatura do ar, que se eleva em 36% ao entrar no pneu, pois o acréscimo do número de mols de ar pode ser considerado desprezível.
C)
do número de mols de ar introduzidos no pneu, que aumenta em 18%, pois o acréscimo de temperatura do ar pode ser considerado desprezível.
D)
do número de mols de ar introduzidos no pneu, que aumenta em 28%, pois o acréscimo de temperatura do ar pode ser considerado desprezível.
E)
do número de mols de ar introduzidos no pneu, que aumenta em 36%, pois o acréscimo de temperatura do ar pode ser considerado desprezível.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Identifique quais grandezas permanecem constantes na equação $pV=nRT$. As razões entre temperaturas exigem a escala absoluta, em kelvin.
No modelo de temperatura praticamente constante, PV = nRT dá P proporcional a n.
O aumento relativo é (1,3−1,1)/1,1 ≈ 0,18: cerca de 18% no número de mols.
Alternativa C.
Q44
Óptica — Reflexão e Espelhos — Espelho convexo
Um estudante compra um espelho retrovisor esférico convexo para sua bicicleta. Se ele observar a imagem de seu rosto conjugada com esse espelho, vai notar que ela é sempre
A)
direita, menor que o seu rosto e situada na superfície do espelho.
B)
invertida, menor que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho.
C)
direita, menor que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho.
D)
invertida, maior que o seu rosto e situada atrás na superfície do espelho.
E)
direita, maior que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Use a lei da reflexão e identifique a natureza da imagem. Em espelhos planos, a imagem simétrica permite construir o campo visual; em espelhos curvos, a curvatura altera as propriedades da imagem.
Para um objeto real diante de um espelho convexo, a imagem é virtual, direita e reduzida, situada atrás da superfície do espelho.
Alternativa C.
Q45
Óptica — Lentes — Vergência de lente plano-convexa
É possível improvisar uma objetiva para a construção de um microscópio simples pingando uma gota de glicerina dentro de um furo circular de 5,0 mm de diâmetro, feito com um furador de papel em um pedaço de folha de plástico. Se apoiada sobre uma lâmina de vidro, a gota adquire a forma de uma semi-esfera. Dada a equação dos fabricantes de lentes para lentes imersas no ar, $C=\dfrac{1}{f}=(n-1)\left(\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}\right)$ , e sabendo que o índice de refração da glicerina é 1,5, a lente plano-convexa obtida com a gota terá vergência C, em unidades do SI, de
A)
200 di.
B)
80 di.
C)
50 di.
D)
20 di.
E)
10 di.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
Identifique o tipo de lente e a natureza da imagem. Quando aplicável, use $1/f=1/p+1/p\prime$ e o aumento $A=-p\prime/p$, mantendo a convenção de sinais.
A superfície plana tem raio infinito e contribuição nula.
A superfície esférica tem raio 2,5 mm = 0,0025 m.
C = (n−1)/R = 0,5/0,0025 = 200 di.
Alternativa A.
Q46
Ondulatória — Conceitos Básicos — Interferência e velocidade de onda
A figura mostra um fenômeno ondulatório produzido em um dispositivo de demonstração chamado tanque de ondas, que neste caso são geradas por dois martelinhos que batem simultaneamente na superfície da água 360 vezes por minuto. Sabe-se que a distância entre dois círculos consecutivos das ondas geradas é 3,0 cm.
Pode-se afirmar que o fenômeno produzido é a
A)
interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 18 cm/s.
B)
interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 9,0 cm/s.
C)
interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 2,0 cm/s.
D)
difração de ondas circulares que se propagam com velocidade de 18 cm/s.
E)
difração de ondas circulares que se propagam com velocidade de 2,0 cm/s.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
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.
As ondas de duas fontes se superpõem, produzindo interferência. f = 360/60 = 6 Hz e λ = 3 cm.
Logo, v = λf = 18 cm/s.
Alternativa A.
Q47
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistência de filamento
Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Isso significa que a resistência elétrica do seu filamento é de
A)
150 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
B)
300 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
C)
300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada.
D)
300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem menor quando apagada.
E)
600 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
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.
Em funcionamento nominal, R = U/I = 6/0,020 = 300 Ω.
Quando apagado, o filamento está mais frio e sua resistência é muito menor.
Alternativa D.
Q48
Eletricidade — Magnetismo — Trajetórias de cargas em campo magnético
Na figura, as setas com as legendas p e e representam a direção e o sentido da velocidade de um próton e de um elétron, respectivamente, ao penetrarem numa região de campo magnético constante e uniforme , em diferentes instantes e
Considerando que cada uma dessas partículas esteve sujeita apenas à ação do campo magnético, pode-se afirmar que, das setas 1, 2, 3 e 4 representadas na figura,
A)
somente a seta 3 pode representar a saída do próton e a 1 a do elétron.
B)
a seta 1 pode representar a saída do próton, mas não há seta que possa representar a saída do elétron.
C)
a seta 3 pode representar a saída do elétron, mas não há seta que possa representar a saída do próton.
D)
as setas 1 e 3 podem representar a saída do próton e do elétron, respectivamente.
E)
as setas 4 e 2 podem representar a saída do próton e do elétron, respectivamente.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2009.
Resolução
A força magnética sobre uma carga em movimento é $\vec F=q\vec v\times\vec B$. Seu sentido depende do sinal da carga; quando fornece a resultante centrípeta, altera a direção do movimento.
O campo entra na página.
Pela força magnética q(v×B), o próton que entra pela esquerda curva-se para cima, podendo sair pela seta 1.
O elétron que entra por baixo, por ter carga negativa, curva-se para a direita e pode sair pela seta 3.
