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UNESP · 2014 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas

Universidade Estadual Paulista

Vestibular 2014 · 7 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.

Q77
Física Geral — Grandezas e Unidades — Análise dimensional

O fluxo (Φ) representa o volume de sangue que atravessa uma sessão transversal de um vaso sanguíneo em um determinado intervalo de tempo. Esse fluxo pode ser calculado pela razão entre a diferença de pressão do sangue nas duas extremidades do vaso (P1 e P2), também chamada de gradiente de pressão, e a resistência vascular (R), que é a medida da dificuldade de escoamento do fluxo sanguíneo, decorrente, principalmente, da viscosidade do sangue ao longo do vaso. A figura ilustra o fenômeno descrito.

Figura da questão 77 de Física — 1 2014 CG

Assim, o fluxo sanguíneo Ф pode ser calculado pela seguinte fórmula, chamada de lei de Ohm: $\Phi=(P_1-P_2)/R$. Considerando a expressão dada, a unidade de medida da resistência vascular (R), no Sistema Internacional de Unidades, está corretamente indicada na alternativa

A)$\frac{\mathrm{kg}\cdot\mathrm s}{\mathrm m^5}$
B)$\frac{\mathrm{kg}\cdot\mathrm m^4}{\mathrm s}$
C)$\frac{\mathrm{kg}\cdot\mathrm s^2}{\mathrm m}$
D)$\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm m^4\cdot\mathrm s}$
E)$\frac{\mathrm{kg}^2\cdot\mathrm m^5}{\mathrm s^2}$
Alternativa correta: D

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

Resolução

Comece pelas definições das grandezas e pelas unidades do SI. Relações entre grandezas também determinam as unidades das quantidades derivadas.

O fluxo tem unidade m³/s e a pressão, kg/(m·s²).

Como R = ΔP/Φ, sua unidade é [kg/(m·s²)]/[m³/s] = kg/(m⁴·s).

Alternativa D.

Q78
Mecânica — Cinemática — Área no gráfico de velocidade

Um motorista dirigia por uma estrada plana e retilínea quando, por causa de obras, foi obrigado a desacelerar seu veículo, reduzindo sua velocidade de 90 km/h (25 m/s) para 54 km/h (15 m/s). Depois de passado o trecho em obras, retornou à velocidade inicial de 90 km/h. O gráfico representa como variou a velocidade escalar do veículo em função do tempo, enquanto ele passou por esse trecho da rodovia.

Figura da questão 78 de Física — 1 2014 CG

t (s) Caso não tivesse reduzido a velocidade devido às obras, mas mantido sua velocidade constante de 90 km/h durante os 80 s representados no gráfico, a distância adicional que teria percorrido nessa estrada seria, em metros, de

A)

1 650.

B)

800.

C)

950.

D)

1 250.

E)

350.

Alternativa correta: E

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

A distância que deixou de ser percorrida é a área entre v = 25 m/s e o gráfico: triângulo de 10 s e 10 m/s, retângulo de 20 s e 10 m/s e triângulo de 20 s e 10 m/s.

Total: 50+200+100 = 350 m.

Alternativa E.

Q79
Mecânica — Dinâmica — Velocidade máxima no salto elástico

O bungee jump é um esporte radical no qual uma pessoa salta no ar amarrada pelos tornozelos ou pela cintura a uma corda elástica.

Figura da questão 79 de Física — 1 2014 CG

Considere que a corda elástica tenha comprimento natural (não deformada) de 10 m. Depois de saltar, no instante em que a pessoa passa pela posição A, a corda está totalmente na vertical e com seu comprimento natural. A partir daí, a corda é alongada, isto é, tem seu comprimento crescente até que a pessoa atinja a posição B, onde para instantaneamente, com a corda deformada ao máximo.

Figura da questão 79 de Física — 1 2014 CG
Figura da questão 79 de Física — 1 2014 CG

Desprezando a resistência do ar, é correto afirmar que, enquanto a pessoa está descendo pela primeira vez depois de saltar, ela

A)

atinge sua máxima velocidade escalar quando passa pela posição A.

B)

desenvolve um movimento retardado desde a posição A até a posição B.

C)

movimenta-se entre A e B com aceleração, em módulo, igual à da gravidade local.

D)

tem aceleração nula na posição B.

E)

atinge sua máxima velocidade escalar numa posição entre A e B.

Alternativa correta: E

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

Após A, a corda começa a alongar, mas sua força ainda é menor que o peso: a pessoa continua acelerando para baixo.

A velocidade máxima ocorre quando a força elástica iguala o peso, em um ponto entre A e B.

Depois disso, o movimento passa a ser retardado.

Alternativa E.

Q80
Mecânica — Dinâmica — Trações no movimento circular

Em um show de patinação no gelo, duas garotas de massas iguais giram em movimento circular uniforme em torno de uma haste vertical fixa, perpendicular ao plano horizontal. Duas fitas, F1 e F2, inextensíveis, de massas desprezíveis e mantidas na horizontal, ligam uma garota à outra, e uma delas à haste. Enquanto as garotas patinam, as fitas, a haste e os centros de massa das garotas mantêm-se num mesmo plano perpendicular ao piso plano e horizontal.

Figura da questão 80 de Física — 1 2014 CG

Considerando as informações indicadas na figura, que o módulo da força de tração na fita F1 é igual a 120 N e desprezando o atrito e a resistência do ar, é correto afirmar que o módulo da força de tração, em newtons, na fita F2 é igual a

A)

120.

B)

240.

C)

60.

D)

210.

E)

180.

Alternativa correta: E

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

A garota externa, a 2R, recebe força centrípeta F₁ = mω²·2R = 120 N.

Para a interna, F₂−F₁ = mω²R = 60 N.

Logo, F₂ = 180 N.

Alternativa E.

Q81
Óptica — Reflexão e Espelhos — Campo visual de espelho plano

Uma pessoa está parada numa calçada plana e horizontal diante de um espelho plano vertical E pendurado na fachada de uma loja. A figura representa a visão de cima da região.

Figura da questão 81 de Física — 1 2014 CG

Olhando para o espelho, a pessoa pode ver a imagem de um motociclista e de sua motocicleta que passam pela rua com velocidade constante V = 0,8 m/s, em uma trajetória retilínea paralela à calçada, conforme indica a linha tracejada. Considerando que o ponto O na figura represente a posição dos olhos da pessoa parada na calçada, é correto afirmar que ela poderá ver a imagem por inteiro do motociclista e de sua motocicleta refletida no espelho durante um intervalo de tempo, em segundos, igual a

A)

2.

B)

3.

C)

4.

D)

5.

E)

1.

Alternativa correta: B

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

Por semelhança de triângulos, a extensão visível na trajetória da moto é 1,2·(2+5)/2 = 4,2 m.

Para ver a moto inteira, desconta-se seu comprimento de 1,8 m: percurso útil 2,4 m.

O tempo é 2,4/0,8 = 3 s.

Alternativa B.

Q82
Ondulatória — Conceitos Básicos — Onda estacionária

Duas ondas mecânicas transversais e idênticas, I e II, propagam-se em sentidos opostos por uma corda elástica tracionada. A figura 1 representa as deformações que a onda I, que se propaga para direita, provocaria em um trecho da corda nos instantes $t=0$ e $t=T/4$, em que T é o período de oscilação das duas ondas. A figura 2 representa as deformações que a onda II, que se propaga para esquerda, provocaria no mesmo trecho da corda, nos mesmos instantes relacionados na figura 1. Ao se cruzarem, essas ondas produzem uma figura de interferência e, devido a esse fenômeno, estabelece-se uma onda estacionária na corda. A figura 3 representa a configuração da corda resultante da interferência dessas duas ondas, nos mesmos instantes $t=0$ e $t=T/4$.

Ondas I e II e sua superposição nos instantes zero e T/4, com pontos A, B, C, D e E

A figura que melhor representa a configuração da corda nesse mesmo trecho devido à formação da onda estacionária, no instante $3T/4$, está representada na alternativa

A)
Alternativa A: figura original da questão 82
B)
Alternativa B: figura original da questão 82
C)
Alternativa C: figura original da questão 82
D)
Alternativa D: figura original da questão 82
E)
Alternativa E: figura original da questão 82
Alternativa correta: D

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

A onda estacionária está na posição de equilíbrio em T/4.

Após mais meio período, em 3T/4, volta a essa posição, pois cada ponto tem deslocamento nulo.

A configuração é a reta horizontal da alternativa D.

Alternativa D.

Q83
Eletricidade — Indução Eletromagnética — Lâmina bimetálica e eletroímã

A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M2 , mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1 . O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2 .

Figura da questão 83 de Física — 1 2014 CG

De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo aX e aY os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a . Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa

A)

aX > aY … esquerda.

B)

aX < aY … esquerda.

C)

aX > aY … direita.

D)

aX = aY … direita.

E)

aX < aY … direita.

Alternativa correta: C

Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2014.

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.

Para curvar a lâmina para a direita e tocar o atuador, o metal X, à esquerda, deve dilatar mais que Y: αX > αY.

Aplicando a regra da mão direita ao enrolamento e ao sentido da corrente, o campo no eixo do eletroímã aponta para a direita.

Alternativa C.

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