Vestibular 2018 · Prova de Conhecimentos Gerais — questões de Física Q76 a Q82.
Q76
Cinemática — Velocidade Média
Juliana pratica corridas e consegue correr $5{,}0\,\text{km}$ em meia hora. Seu próximo desafio é participar da corrida de São Silvestre, cujo percurso é de $15\,\text{km}$. Como é uma distância maior do que a que está acostumada a correr, seu instrutor orientou que diminuísse sua velocidade média habitual em $40\%$ durante a nova prova. Se seguir a orientação de seu instrutor, Juliana completará a corrida de São Silvestre em
A) 2h40min.
B) 3h00min.
C) 2h15min.
D) 2h30min.
E) 1h52min.
Alternativa correta: D
Resolução
A velocidade média habitual de Juliana é
$v=\dfrac{5{,}0}{0{,}5}=10\,\text{km/h}$.
Reduzindo esse valor em $40\%$, ela correrá com $60\%$ da velocidade habitual:
Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas.
Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a $160\,\text{J}$, que $45\%$ dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda $3{,}0\,\text{mm}$. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale
A) $5{,}0\times10^5$.
B) $1{,}6\times10^1$.
C) $3{,}2\times10^3$.
D) $5{,}0\times10^3$.
E) $3{,}2\times10^0$.
Alternativa correta: A
Resolução
A parcela de energia armazenada nas molas é
$E_{\text{molas}}=0{,}45\cdot160=72\,\text{J}$.
Como essa energia é igualmente distribuída entre 32 molas, cada mola armazena
$E=\dfrac{72}{32}=2{,}25\,\text{J}$.
Usando $E=\dfrac12kx^2$, com $x=3{,}0\times10^{-3}\,\text{m}$:
$2{,}25=\dfrac12k(3{,}0\times10^{-3})^2$.
Daí, $k=5{,}0\times10^5\,\text{N/m}$.
Q78
Quantidade de Movimento — Explosão em Lançamento Oblíquo
A figura mostra a trajetória de um projétil lançado obliquamente e cinco pontos equidistantes entre si e localizados sobre o solo horizontal. Os pontos e a trajetória do projétil estão em um mesmo plano vertical.
No instante em que atingiu o ponto mais alto da trajetória, o projétil explodiu, dividindo-se em dois fragmentos, A e B, de massas $M_A$ e $M_B$, respectivamente, tal que $M_A=2M_B$. Desprezando a resistência do ar e considerando que a velocidade do projétil imediatamente antes da explosão era $V_H$ e que, imediatamente após a explosão, o fragmento B adquiriu velocidade $V_B=5V_H$, com mesma direção e sentido de $V_H$, o fragmento A atingiu o solo no ponto
A) IV.
B) III.
C) V.
D) I.
E) II.
Alternativa correta: E
Resolução
Durante a explosão, o impulso externo horizontal é desprezível, portanto a quantidade de movimento horizontal se conserva.
Se $M_B=m$, então $M_A=2m$ e a massa do projétil antes da explosão era $3m$. Assim:
$3mV_H=2mV_A+m(5V_H)$.
Logo, $2V_A=-2V_H$ e $V_A=-V_H$.
O fragmento A passa a mover-se horizontalmente para a esquerda com módulo $V_H$. Como a explosão ocorre no ponto mais alto, sua velocidade vertical inicial é nula e o tempo de queda é o mesmo que teria o projétil a partir do ápice. No desenho, a distância horizontal correspondente a esse intervalo é $2d$. Partindo verticalmente acima de IV e deslocando-se $2d$ para a esquerda, A atinge o ponto II.
Q79
Termologia — Trocas de Calor e Termorregulação
O gráfico mostra o fluxo térmico do ser humano em função da temperatura ambiente em um experimento no qual o metabolismo basal foi mantido constante. A linha azul representa o calor trocado com o meio por evaporação (E) e a linha vermelha, o calor trocado com o meio por radiação e convecção (RC).
(Eduardo A. C. Garcia. Biofísica, 1997. Adaptado.)
Sabendo que os valores positivos indicam calor recebido pelo corpo e os valores negativos indicam o calor perdido pelo corpo, conclui-se que:
A) em temperaturas entre 36 ºC e 40 ºC, o corpo recebe mais calor do ambiente do que perde.
B) à temperatura de 20 ºC, a perda de calor por evaporação é maior que por radiação e convecção.
C) a maior perda de calor ocorre à temperatura de 32 ºC.
D) a perda de calor por evaporação se aproxima de zero para temperaturas inferiores a 20 ºC.
E) à temperatura de 36 ºC, não há fluxo de calor entre o corpo e o meio.
Alternativa correta: D
Resolução
Pelo gráfico, a curva da evaporação E tende a valores muito próximos de zero quando a temperatura ambiente cai abaixo de aproximadamente $20\,^{\circ}\text{C}$.
Já a troca por radiação e convecção permanece negativa nessa faixa, indicando perda de calor pelo corpo.
a conclusão compatível com o gráfico é a alternativa D.
Q80
Óptica — Dispersão da Luz
Um dos fatores que contribuíram para a aceitação do modelo atômico proposto por Niels Bohr em 1913 foi a explicação dos espectros da luz emitida por átomos de gases aquecidos, que podem ser observados por meio de um aparelho chamado espectroscópio, cujo esquema está representado na figura. Nesse equipamento, a luz emitida por um gás atravessa uma fenda em um anteparo opaco, forma um estreito feixe que incide em um elemento óptico, no qual sofre dispersão. Essa luz dispersada incide em um detector, onde é realizado o registro do espectro.
(Bruce H. Mahan. Química, 1972. Adaptado.)
O elemento óptico desse espectroscópio pode ser
A) um espelho convexo.
B) um prisma.
C) uma lente divergente.
D) uma lente convergente.
E) um espelho plano.
Alternativa correta: B
Resolução
Para registrar um espectro, o feixe luminoso deve ser separado segundo seus diferentes comprimentos de onda.
Um prisma realiza essa separação por dispersão: o índice de refração do material depende do comprimento de onda, fazendo cada componente da luz sofrer um desvio diferente.
Assim, o elemento óptico pode ser um prisma.
Q81
Ondulatória — Intensidade e Nível Sonoro
Define-se a intensidade de uma onda $(I)$ como potência transmitida por unidade de área disposta perpendicularmente à direção de propagação da onda. Porém, essa definição não é adequada para medir nossa percepção de sons, pois nosso sistema auditivo não responde de forma linear à intensidade das ondas incidentes, mas de forma logarítmica. Define-se, então, nível sonoro $(\beta)$ como
$\beta=10\log\left(\dfrac{I}{I_0}\right)$,
sendo $\beta$ dado em decibels (dB) e $I_0=10^{-12}\,\text{W/m}^2$.
Supondo que uma pessoa, posicionada de forma que a área de $6{,}0\times10^{-5}\,\text{m}^2$ de um de seus tímpanos esteja perpendicular à direção de propagação da onda, ouça um som contínuo de nível sonoro igual a $60\,\text{dB}$ durante $5{,}0\,\text{s}$, a quantidade de energia que atingiu seu tímpano nesse intervalo de tempo foi
A) $1{,}8\times10^{-8}\,\text{J}$.
B) $3{,}0\times10^{-12}\,\text{J}$.
C) $3{,}0\times10^{-10}\,\text{J}$.
D) $1{,}8\times10^{-14}\,\text{J}$.
E) $6{,}0\times10^{-9}\,\text{J}$.
Alternativa correta: C
Resolução
Do nível sonoro:
$60=10\log\left(\dfrac{I}{10^{-12}}\right)$.
Logo, $\log\left(\dfrac{I}{10^{-12}}\right)=6$ e, portanto,
Para obter experimentalmente a curva da diferença de potencial $U$ em função da intensidade da corrente elétrica $i$ para uma lâmpada, um aluno montou o circuito a seguir. Colocando entre os pontos A e B resistores com diversos valores de resistência, ele obteve diferentes valores de $U$ e de $i$ para a lâmpada.
Considerando que a bateria de $9{,}0\,\text{V}$, os aparelhos de medida e os fios de ligação sejam ideais, quando o aluno obteve as medidas $U=5{,}70\,\text{V}$ e $i=0{,}15\,\text{A}$, a resistência do resistor colocado entre os pontos A e B era de
A) $100\,\Omega$.
B) $33\,\Omega$.
C) $56\,\Omega$.
D) $68\,\Omega$.
E) $22\,\Omega$.
Alternativa correta: E
Resolução
A bateria fornece $9{,}0\,\text{V}$ e a lâmpada está submetida a $5{,}70\,\text{V}$. Portanto, a diferença de potencial no resistor é
$U_R=9{,}0-5{,}70=3{,}30\,\text{V}$.
Como o resistor está em série com a lâmpada, a corrente que o atravessa é $i=0{,}15\,\text{A}$. Pela lei de Ohm:
