Vestibular 2021 · Caderno 002 · Cursos das Áreas de Exatas e Humanidades · questões Q75 a Q82 com interface de Física.
Q75
Termologia — Diagrama de Fases e Sublimação
Analise o diagrama, que representa as fases da água conforme as condições de pressão e temperatura.
(www.researchgate.net. Adaptado.)
Um dos métodos de conservação de alimentos, conhecido como liofilização, consiste em congelar toda a água neles presente e fazê-la sublimar, ou seja, passar diretamente para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. São condições de temperatura e pressão em que há possibilidade de ocorrer a sublimação da água:
A) temperatura superior a $374^\circ\text{C}$ e pressão superior a $22100\text{ kPa}$.
B) temperatura igual a $300^\circ\text{C}$ e pressão superior a $0{,}61\text{ kPa}$.
C) temperatura inferior a $0{,}0025^\circ\text{C}$ e pressão superior a $101{,}3\text{ kPa}$.
D) temperatura igual a $0{,}01^\circ\text{C}$ e pressão igual a $0{,}61\text{ kPa}$.
E) temperatura inferior a $0{,}0025^\circ\text{C}$ e pressão inferior a $0{,}61\text{ kPa}$.
Resposta correta:
Alternativa E
Resolução
Para que a água passe diretamente do estado sólido para o vapor, o sistema deve permanecer abaixo da pressão do ponto triplo, pois acima dela existe uma faixa em que a fase líquida pode ser estável.
No diagrama, o ponto triplo ocorre aproximadamente em $0{,}01^\circ\text{C}$ e $0{,}61\text{ kPa}$.
Assim, uma condição compatível com a sublimação é temperatura suficientemente baixa e pressão inferior a $0{,}61\text{ kPa}$.
Alternativa correta: E.
Q76
Cinemática — Gráficos de Velocidade
Um veículo (I) está parado em uma rodovia retilínea quando, no instante $t=0$, outro veículo (II) passa por ele com velocidade escalar de $30\text{ m/s}$. Depois de determinado intervalo de tempo, os dois veículos passam a trafegar com velocidades escalares iguais, conforme demonstra o gráfico.
Desprezando as dimensões dos veículos, a distância que os separava no instante em que suas velocidades escalares se igualaram é de
A) $600\text{ m}$.
B) $650\text{ m}$.
C) $550\text{ m}$.
D) $500\text{ m}$.
E) $700\text{ m}$.
Resposta correta:
Alternativa B
Resolução
As velocidades se igualam em $t=30\text{ s}$, com valor $10\text{ m/s}$. O deslocamento de cada veículo é dado pela área sob o respectivo gráfico $v\times t$.
Para o veículo I:
$\Delta s_I=\dfrac{30\cdot10}{2}=150\text{ m}$.
Para o veículo II, há um retângulo de $0$ a $20\text{ s}$ e um trapézio de $20$ a $30\text{ s}$:
Para alcançar o teto de uma garagem, uma pessoa sobe em uma escada ${AB}$ e fica parada na posição indicada na figura 1. A escada é mantida em repouso, presa por cordas horizontais, e apoiada no chão. Na figura 2 estão indicadas algumas distâncias e desenhadas algumas forças que atuam sobre a escada nessa situação: seu peso $P_E=300\text{ N}$, a força aplicada pelo homem sobre a escada $F_H=560\text{ N}$ e a tração aplicada pelas cordas, $\vec T$. A força de contato com o solo, aplicada no ponto $B$, não está indicada nessa figura.
(www.google.com.br. Adaptado.)
Considerando um eixo passando pelo ponto $B$, perpendicular ao plano que contém a figura 2, para o cálculo dos momentos aplicados pelas forças sobre a escada, a intensidade da força de tração $T$ é
A) $375\text{ N}$.
B) $280\text{ N}$.
C) $430\text{ N}$.
D) $525\text{ N}$.
E) $640\text{ N}$.
Resposta correta:
Alternativa A
Resolução
Tomando os momentos em torno de $B$, a força de contato aplicada em $B$ não produz torque.
A tração horizontal atua com braço de alavanca $6{,}4\text{ m}$. A força do homem, vertical, tem braço $3{,}0\text{ m}$, e o peso da escada tem braço $2{,}4\text{ m}$.
No equilíbrio:
$T\cdot6{,}4=560\cdot3{,}0+300\cdot2{,}4$
$6{,}4T=1680+720=2400$
$T=375\text{ N}$.
Alternativa correta: A.
Q78
Gases Ideais — Estequiometria e Equação de Clapeyron
Um professor de química fez uma demonstração em que produziu hidrogênio gasoso $(H_2)$ pela reação, a quente, de ácido clorídrico $(HCl)$ com $6{,}75\text{ g}$ de alumínio sólido $(Al)$ sob forma de folhas amassadas.
Considere que o hidrogênio seja um gás ideal, que a massa molar do alumínio seja $27\text{ g/mol}$ e que $1\text{ L}=10^{-3}\text{ m}^3$. Adote para a constante universal dos gases o valor $R=8\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}$. Supondo que todo o gás hidrogênio produzido nessa reação seja armazenado a uma temperatura constante de $27^\circ\text{C}$ em um recipiente rígido de volume $10\text{ L}$, a quantidade de hidrogênio produzida nessas condições ficaria submetida a uma pressão de
A) $6\times10^4\text{ N/m}^2$.
B) $8\times10^4\text{ N/m}^2$.
C) $5\times10^4\text{ N/m}^2$.
D) $9\times10^4\text{ N/m}^2$.
E) $4\times10^4\text{ N/m}^2$.
Resposta correta:
Alternativa D
Resolução
A quantidade de alumínio é:
$n_{Al}=\dfrac{6{,}75}{27}=0{,}25\text{ mol}$.
Pela proporção estequiométrica, $1\text{ mol}$ de $Al$ produz $\dfrac32\text{ mol}$ de $H_2$:
$n_{H_2}=0{,}25\cdot\dfrac32=0{,}375\text{ mol}$.
Com $T=300\text{ K}$ e $V=10\text{ L}=0{,}010\text{ m}^3$, aplicamos $pV=nRT$:
A figura representa um feixe formado por dois raios de luz monocromática, um azul e um vermelho, que se propagam juntos pelo ar em uma direção definida pela reta $r$ e incidem, no ponto $P$, sobre uma lâmina de faces paralelas constituída de vidro homogêneo e transparente.
Após atravessarem a lâmina, os dois raios de luz emergem separados e voltam a se propagar pelo ar. Sendo $n_A$ e $n_V$ os índices de refração absolutos do vidro para as cores azul e vermelha, respectivamente, e sabendo que $n_A>n_V$, a figura que melhor representa a propagação desses raios pelo ar após emergirem da lâmina de vidro é:
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta correta:
Alternativa C
Resolução
Em uma lâmina de faces paralelas, cada raio emerge paralelo à sua direção incidente, sofrendo apenas deslocamento lateral.
Como $n_A>n_V$, o raio azul sofre maior refração ao entrar no vidro e aproxima-se mais da normal. Por isso, seu deslocamento lateral é maior.
Ao sair da lâmina, os dois raios voltam a ficar paralelos à reta $r$, mas separados, com o raio azul mais deslocado em relação à trajetória que teria no ar.
A configuração correspondente é a da alternativa C.
Alternativa correta: C.
Q80
Calorimetria — Calor Específico, Maritimidade e Continentalidade
Dentre os vários fatores que afetam o clima de determinada região estão a maritimidade e a continentalidade. Esses fatores estão associados à distância dessa região aos mares e oceanos. Do ponto de vista da física, os efeitos da maritimidade e da continentalidade estão relacionados ao alto calor específico da água quando comparado com o do solo terrestre. Dessa forma, esses fatores afetam a amplitude térmica e a umidade da atmosfera de certo território.
(www.estudopratico.com.br. Adaptado.)
As propriedades físicas da água e os fatores climáticos citados fazem com que
A) áreas banhadas por oceanos enfrentem invernos mais moderados, enquanto que, em áreas distantes de oceanos, essa estação é mais bem percebida.
B) ocorra uma maior amplitude térmica diária em regiões litorâneas do que a verificada em regiões desérticas, devido ao efeito da maritimidade.
C) áreas sob maior influência da continentalidade tendam a apresentar mais umidade, caso não haja interferência de outros fatores climáticos.
D) poucas nuvens se formem em áreas costeiras porque a água absorve e perde calor rapidamente, o que explica o baixo índice pluviométrico dessas regiões.
E) regiões sob grande efeito da continentalidade tendam a apresentar altos índices pluviométricos, devido à grande quantidade de vapor de água na atmosfera.
Resposta correta:
Alternativa A
Resolução
A água possui calor específico elevado. Assim, para uma mesma quantidade de energia recebida ou cedida, sua temperatura varia menos do que a do solo.
Regiões próximas ao oceano sofrem, portanto, menor variação térmica: a maritimidade tende a suavizar tanto o aquecimento quanto o resfriamento.
Em regiões continentais, afastadas de grandes massas de água, a amplitude térmica tende a ser maior. Isso torna os invernos mais rigorosos e os verões mais quentes, mantidos os demais fatores climáticos.
Alternativa correta: A.
Q81
Trabalho e Energia — Gráfico Força × Deslocamento
Em uma pista de patinação no gelo, um rapaz e uma garota estão inicialmente em repouso, quando ele começa a empurrá-la, fazendo com que ela percorra cinco metros em linha reta. O gráfico indica a intensidade da resultante das forças aplicadas sobre a garota, em função da distância percorrida por ela.
Sabendo que a massa da garota é $60\text{ kg}$, sua velocidade escalar, após ela ter percorrido $3{,}5\text{ m}$, será
A) $0{,}4\text{ m/s}$.
B) $0{,}6\text{ m/s}$.
C) $0{,}8\text{ m/s}$.
D) $1{,}2\text{ m/s}$.
E) $1{,}0\text{ m/s}$.
Resposta correta:
Alternativa E
Resolução
O trabalho da força resultante corresponde à área sob o gráfico $R\times d$.
Entre $0$ e $2\text{ m}$, essa área é triangular:
$W=\dfrac{2\cdot30}{2}=30\text{ J}$.
Depois de $2\text{ m}$, o gráfico indica resultante nula; portanto, a energia cinética permanece constante até $3{,}5\text{ m}$.
Pelo teorema da energia cinética:
$W=\Delta E_c=\dfrac12mv^2$
$30=\dfrac12\cdot60\cdot v^2$
$v=1{,}0\text{ m/s}$.
Alternativa correta: E.
Q82
Eletrodinâmica — Energia Elétrica e Potência Média
Uma família saiu de casa no mês de julho de $2020$ e esqueceu de desligar da tomada alguns dos aparelhos elétricos de sua residência, deixando-os em stand-by (modo de espera). As figuras mostram as indicações no medidor da energia elétrica na residência nos dias $01.07.2020$ e $30.07.2020$, período de $30$ dias em que essa família esteve ausente.
A potência total de todos os aparelhos que permaneceram em modo de espera durante a ausência da família é de
A) $20\text{ W}$.
B) $50\text{ W}$.
C) $2{,}0\text{ W}$.
D) $0{,}5\text{ W}$.
E) $5{,}0\text{ W}$.
Resposta correta:
Alternativa B
Resolução
As leituras dos medidores são $320251\text{ kWh}$ e $320287\text{ kWh}$. O consumo no período foi:
