Unesp · 2022 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2022 · Prova de Conhecimentos Gerais — Cursos da área de Biológicas · questões de Física Q76 a Q82.
Q76
Mecânica — Cinemática — Gráfico velocidade × tempo e velocidade média
Quando a luz de um semáforo fica verde, um veículo parado parte com aceleração escalar constante, $a_1$, e se move por uma rua retilínea até atingir uma velocidade máxima, $V_{\text{máx}}$, em um intervalo de tempo $T_1$. A partir desse instante, inicia um processo de frenagem, também com aceleração escalar constante, até parar novamente, no semáforo seguinte, em um intervalo de tempo $T_2$. O gráfico representa a variação da velocidade desse veículo em função do tempo, nesse movimento.
No trajeto entre os dois semáforos, a velocidade escalar média desse veículo foi de:
(A)$2\,a_1T_1$
(B)$\dfrac{a_1(T_1+T_2)}{2}$
(C)$2\,a_1(T_1+T_2)$
(D)$\dfrac{a_1T_1}{2}$
(E)$a_1T_1$
Alternativa correta: (D)
Resolução comentada
Na etapa de aceleração, $V_{\text{máx}}=a_1T_1$.
O deslocamento total é a área sob o gráfico $v\times t$, que é um triângulo de base $T_1+T_2$ e altura $V_{\text{máx}}$:
Um garoto gira uma esfera de 500 g ao redor de seu corpo, mantendo o braço esticado na vertical e segurando um fio ideal de comprimento 65 cm, conforme a figura. A esfera gira em uma trajetória circular contida em um plano horizontal de raio de curvatura 60 cm.
Adotando $g=10\,\text{m/s}^2$ e desprezando a resistência do ar, a intensidade da força de tração que atua no fio é
(A)18 N.
(B)12 N.
(C)13 N.
(D)15 N.
(E)8 N.
Alternativa correta: (C)
Resolução comentada
O fio mede $65\,\text{cm}$ e o raio da trajetória é $60\,\text{cm}$. Pelo triângulo retângulo formado, a componente vertical do fio vale
$$h=\sqrt{65^2-60^2}=25\,\text{cm}$$
Logo, para o ângulo $\theta$ do fio com a vertical,
$$\cos\theta=\dfrac{25}{65}=\dfrac{5}{13}$$
Como não há aceleração vertical, $T\cos\theta=mg$. Portanto,
$$T\cdot\dfrac{5}{13}=0{,}5\cdot10$$
$T=13\,\text{N}$.
Q78
Mecânica — Trabalho e Energia — Conservação da energia e lançamento oblíquo
Uma pequena esfera é abandonada do repouso no ponto 1 e, após deslizar sem rolar pela pista mostrada em corte na figura, perde contato com ela no ponto 2, passando a se mover em trajetória parabólica, até atingir o solo horizontal.
Adotando $g=10\,\text{m/s}^2$, desprezando o atrito e a resistência do ar, quando a esfera passar pelo ponto 3, ponto mais alto de sua trajetória fora da pista, a componente horizontal da velocidade vetorial da esfera terá módulo igual a
(A)1,0 m/s.
(B)1,8 m/s.
(C)2,0 m/s.
(D)1,5 m/s.
(E)2,5 m/s.
Alternativa correta: (C)
Resolução comentada
Entre os pontos 1 e 3 não há dissipação de energia mecânica. Tomando o solo como nível de referência:
No ponto mais alto da trajetória parabólica, a componente vertical da velocidade é nula. Portanto, a velocidade nesse ponto coincide com a componente horizontal.
Q79
Termologia — Calorimetria — Calor sensível e potência térmica
Determinada peça de platina de 200 g, sensível à temperatura, é mantida dentro de um recipiente protegido por um sistema automático de refrigeração que tem seu acionamento controlado por um sensor térmico. Toda vez que a temperatura da peça atinge 80 ºC, um alarme sonoro soa e o sistema de refrigeração é acionado. Essa peça está dentro do recipiente em equilíbrio térmico com ele a 20 ºC, quando, no instante $t=0$, energia térmica começa a fluir para dentro do recipiente e é absorvida pela peça segundo o gráfico a seguir.
Sabendo que o calor específico da platina é $0{,}03\,\text{cal/(g·ºC)}$ e adotando $1\,\text{cal}=4\,\text{J}$, o alarme sonoro disparará, pela primeira vez, no instante
Óptica — Reflexão e Espelhos — Espelho esférico convexo
Um objeto linear AB é colocado perpendicularmente ao eixo principal de um espelho esférico convexo, a uma distância $d$ do vértice desse espelho. A figura mostra um raio de luz (R) proveniente da extremidade A do objeto e a imagem A’ desse ponto.
Considerando as dimensões indicadas na figura, a distância $d$ é igual a:
(A)$\dfrac{xy}{y-x}$
(B)$\dfrac{xy}{2x+y}$
(C)$\dfrac{xy}{x+y}$
(D)$\dfrac{xy}{y-2x}$
(E)$\dfrac{2xy}{y-x}$
Alternativa correta: (D)
Resolução comentada
A distância do vértice ao centro de curvatura é $y$, portanto o módulo da distância focal é $y/2$. Para o espelho convexo:
$$f=-y/2$$
A imagem A’ é virtual e está a uma distância $x$ atrás do espelho, logo $p'=-x$. Para o objeto real, $p=d$.
Ondulatória — Fenômenos Ondulatórios — Refração de ondas em águas rasas
Quando uma onda se propaga por águas rasas, isto é, onde a profundidade é menor do que metade do comprimento da onda, sua velocidade de propagação pode ser calculada com a expressão $v=\sqrt{g\cdot h}$, em que $g$ é a aceleração da gravidade local e $h$ a profundidade das águas na região. Dessa forma, se uma onda passar de uma região com certa profundidade para outra com profundidade diferente, ela sofrerá variação em sua velocidade de propagação, o que caracteriza o fenômeno de refração dessa onda. A figura mostra uma mesma onda propagando-se por uma região de profundidade $h_1=3{,}6\,\text{m}$ com comprimento de onda $\lambda_1=12\,\text{m}$ e, em seguida, propagando-se por uma região de profundidade $h_2=0{,}9\,\text{m}$ com comprimento de onda $\lambda_2$.
Na situação apresentada, o comprimento de onda $\lambda_2$ é
(A)6 m.
(B)2 m.
(C)8 m.
(D)1 m.
(E)4 m.
Alternativa correta: (A)
Resolução comentada
Na refração, a frequência da onda permanece constante. Assim:
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência e consumo de energia elétrica
Após comprar um chuveiro elétrico e uma lâmpada fluorescente compacta para sua casa, um rapaz fez-se a seguinte pergunta:
— Por quanto tempo essa lâmpada precisa ficar acesa para consumir a mesma quantidade de energia elétrica que esse chuveiro consome em um banho de 12 minutos de duração?
Para responder a essa pergunta, consultou as embalagens dos dois produtos e observou os detalhes mostrados nas figuras.
A resposta à pergunta feita pelo rapaz é
(A)36 horas.
(B)75 horas.
(C)25 horas.
(D)90 horas.
(E)100 horas.
Alternativa correta: (B)
Resolução comentada
A energia consumida é $E=P\Delta t$.
Para o chuveiro, $P_c=7500\,\text{W}$ e $\Delta t_c=12\,\text{min}$. Para a lâmpada, $P_l=20\,\text{W}$.