UNESP · 2011 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2011 · 8 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q76
Mecânica — Cinemática — Leitura de gráfico e dinâmica
No gráfico a seguir são apresentados os valores da velocidade V, em m/s, alcançada por um dos pilotos em uma corrida em um circuito horizontal e fechado, nos primeiros 14 segundos do seu movimento. Sabe-se que de 8 a 10 segundos a trajetória era retilínea. Considere g = 10 m/s2 e que para completar uma volta o piloto deve percorrer uma distância igual a 400 m.
A partir da análise do gráfico, são feitas as afirmações: I. O piloto completou uma volta nos primeiros 8 segundos de movimento. II. O piloto demorou 9 segundos para completar uma volta. III. A força resultante que agiu sobre o piloto, entre os instantes 8 e 10 segundos, tem módulo igual a zero. IV. Entre os instantes 10 e 12 segundos, agiu sobre o piloto uma força resultante, cuja componente na direção do movimento é equivalente a três vezes o seu peso. São verdadeiras apenas as afirmações
A)
I e III.
B)
II e IV.
C)
III e IV.
D)
I, III e IV.
E)
II, III e IV.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
Até 8 s, a distância é 8·80/2 = 320 m, portanto I é falsa.
Mais 80 m a 80 m/s exigem 1 s: II é verdadeira.
Entre 8 e 10 s, o movimento é retilíneo uniforme e a resultante é nula: III é verdadeira.
De 10 a 12 s, a = (20−80)/2 = −30 m/s² = −3g: a componente tangencial tem módulo 3mg, tornando IV verdadeira.
Alternativa E.
Q77
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático e lei de Hooke
As figuras 1 e 2 representam dois esquemas experimentais utilizados para a determinação do coeficiente de atrito estático entre um bloco B e uma tábua plana, horizontal.
No esquema da figura 1, um aluno exerceu uma força horizontal no fio A e mediu o valor 2,0 cm para a deformação da mola, quando a força atingiu seu máximo valor possível, imediatamente antes que o bloco B se movesse. Para determinar a massa do bloco B, este foi suspenso verticalmente, com o fio A fixo no teto, conforme indicado na figura 2, e o aluno mediu a deformação da mola igual a 10,0 cm, quando o sistema estava em equilíbrio. Nas condições descritas, desprezando a resistência do ar, o coeficiente de atrito entre o bloco e a tábua vale
A)0,1.
B)0,2.
C)0,3.
D)0,4.
E)0,5.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
Na horizontal, k·2 cm = μmg.
Na suspensão vertical, k·10 cm = mg.
Dividindo, μ = 2/10 = 0,2.
Alternativa B.
Q78
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistência e brilho de lâmpada
Três resistores, de resistências elétricas R1, R2 e R3, um gerador G e uma lâmpada L são interligados, podendo formar diversos circuitos elétricos. Num primeiro experimento, foi aplicada uma tensão variável V aos terminais de cada resistor e foi medida a corrente i que o percorria, em função da tensão aplicada. Os resultados das medições estão apresentados no gráfico, para os três resistores.
Considere agora os circuitos elétricos das alternativas abaixo. Em nenhum deles a lâmpada L queimou. A alternativa que representa a situação em que a lâmpada acende com maior brilho é
A)
B)
C)
D)
E)
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
No gráfico V×i, a inclinação é a resistência: R₁ > R₂ > R₃.
A lâmpada recebe maior corrente quando a resistência externa é menor, no circuito E, que usa apenas R₃.
Alternativa E.
Q79
Óptica — Refração — Dispersão em prisma
Considere um raio de luz monocromático de comprimento de onda λ, que incide com ângulo θi em uma das faces de um prisma de vidro que está imerso no ar, atravessando-o como indica a figura.
Sabendo que o índice de refração do vidro em relação ao ar diminui com o aumento do comprimento de onda do raio de luz que atravessa o prisma, assinale a alternativa que melhor representa a trajetória de outro raio de luz de comprimento 1,5 λ, que incide sobre esse mesmo prisma de vidro.
A)
B)
C)
D)
E)
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
O comprimento de onda maior tem índice de refração menor.
Na entrada, o raio se aproxima menos da normal; o desvio total pelo prisma também diminui.
O trajeto compatível é A.
Alternativa A.
Q80
Ondulatória — Acústica — Tubos sonoros
Um aluno, com o intuito de produzir um equipamento para a feira de ciências de sua escola, selecionou 3 tubos de PVC de cores e comprimentos diferentes, para a confecção de tubos sonoros. Ao bater com a mão espalmada em uma das extremidades de cada um dos tubos, são produzidas ondas sonoras de diferentes frequências. A tabela a seguir associa a cor do tubo com a frequência sonora emitida por ele:
Podemos afirmar corretamente que, os comprimentos dos tubos vermelho (Lvermelho), azul (Lazul) e roxo (Lroxo), guardam a seguinte relação entre si:
A)
Lvermelho < Lazul > Lroxo.
B)
Lvermelho = Lazul = Lroxo.
C)
Lvermelho > Lazul = Lroxo.
D)
Lvermelho > Lazul > Lroxo.
E)
Lvermelho < Lazul < Lroxo.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
Resolução
As condições nas extremidades do tubo determinam os modos permitidos. A frequência fundamental depende do comprimento; um tubo com uma extremidade fechada admite apenas os harmônicos ímpares.
Para tubos com as mesmas condições de extremidades, a frequência fundamental é inversamente proporcional ao comprimento.
As moléculas de água (H2O) são atraídas umas pelas outras em associação por pontes de hidrogênio. Essa característica da água é responsável pela existência da tensão superficial, que permite que sobre a superfície da água se forme uma fina camada, cuja pressão interna é capaz de sustentar certa intensidade de força por unidade de área e, por exemplo, sustentar um pequeno inseto em repouso. Sobre a superfície tranquila de um lago, um inseto era sustentado pela tensão superficial. Após o despejo de certa quantia de detergente no lago, a tensão superficial se alterou e o pobre inseto afundou, pois, com esse despejo,
A)
a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto diminuiu.
B)
a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.
C)
a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.
D)
a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.
E)
a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
O detergente reduz a tensão superficial e, consequentemente, a força que a superfície pode exercer para sustentar o inseto.
Ele afunda quando essa sustentação se torna insuficiente.
Alternativa A.
Q82
Termologia — Calorimetria — Calor recebido e perdido
Foi realizada uma experiência em que se utilizava uma lâmpada de incandescência para, ao mesmo tempo, aquecer 100 g de água e 100 g de areia. Sabe-se que, aproximadamente, 1 cal = 4 J e que o calor específico da água é de 1 cal/g ºC e o da areia é 0,2 cal/g ºC. Durante 1 hora, a água e a areia receberam a mesma quantidade de energia da lâmpada, 3,6 kJ, e verificou-se que a água variou sua temperatura em 8 ºC e a areia em 30 ºC. Podemos afirmar que a água e a areia, durante essa hora, perderam, respectivamente, a quantidade de energia para o meio, em kJ, igual a
A)
0,4 e 3,0.
B)
2,4 e 3,6.
C)
0,4 e 1,2.
D)
1,2 e 0,4.
E)
3,6 e 2,4.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
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.
A água armazena 100·1·8 = 800 cal = 3,2 kJ e perde 3,6−3,2 = 0,4 kJ.
A areia armazena 100·0,2·30 = 600 cal = 2,4 kJ e perde 3,6−2,4 = 1,2 kJ.
Alternativa C.
Q83
Óptica — Princípios da Óptica Geométrica — Resolução visual e semelhança
Para que alguém, com o olho normal, possa distinguir um ponto separado de outro, é necessário que as imagens desses pontos, que são projetadas em sua retina, estejam separadas uma da outra a uma distância de 0,005 mm.
Adotando-se um modelo muito simplificado do olho humano no qual ele possa ser considerado uma esfera cujo diâmetro médio é igual a 15 mm, a maior distância x, em metros, que dois pontos luminosos, distantes 1 mm um do outro, podem estar do observador, para que este os perceba separados, é
A)
1.
B)
2.
C)
3.
D)
4.
E)
5.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2011.
Resolução
Trace os caminhos pelos quais a luz alcança o observador ou a região examinada. Propagação, espalhamento, sombra e resolução visual exigem interpretar a geometria indicada.
Pela semelhança de triângulos, 0,005/15 = 1/x, usando milímetros.
