UNESP · 2003 — Meio de Ano — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2003 · Meio de Ano · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q37
Física Geral — Grandezas e Unidades — Unidades de força
A unidade da força resultante F, experimentada por uma partícula de massa m quando tem uma aceleração a, é dada em newtons. A forma explícita dessa unidade, em unidades de base do SI, é
A)
kg.m/s
B)
m/(s.kg)
C)
kg.s/m
D)
m/(s2.kg)
E)
kg.m/s2
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2003 · Meio de Ano.
Resolução
Comece pelas definições das grandezas e pelas unidades do SI. Relações entre grandezas também determinam as unidades das quantidades derivadas.
Pela segunda lei de Newton, F = ma.
No SI, a unidade é kg·m/s², equivalente ao newton.
Alternativa E.
Q38
Mecânica — Vetores — Soma vetorial de deslocamentos
Um caminhoneiro efetuou duas entregas de mercadorias e, para isso, seguiu o itinerário indicado pelos vetores deslocamentos d1 e d2 ilustrados na figura.
Para a primeira entrega, ele deslocou-se 10 km e para a segunda entrega, percorreu uma distância de 6 km. Ao final da segunda entrega, a distância a que o caminhoneiro se encontra do ponto de partida é
A)$4$
B)$8$
C)$2\sqrt{19}$
D)$8\sqrt{3}$
E)$16$
Alternativa correta: C
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Resolução
A resultante é uma soma vetorial: é preciso respeitar direções e sentidos. Somar apenas os módulos só funciona quando os vetores têm a mesma direção e o mesmo sentido.
Os vetores formam 120°.
Assim, d² = 10² + 6² + 2·10·6·cos 120° = 76.
Logo, d = 2√19 km.
Alternativa C.
Q39
Mecânica — Cinemática — Movimento uniformemente variado
Um elétron entra em um tubo de raios catódicos de um aparelho de TV com velocidade inicial de 5 × 105 m/s. Acelerado uniformemente, ele chega a atingir uma velocidade de 5 × 106 m/s depois de percorrer uma distância de 2,2 cm. O tempo gasto para percorrer essa distância é de
A)
8 × 10–9 s.
B)
11 × 10–9 s.
C)
22 × 10–9 s.
D)
55 × 10–9 s.
E)
8 × 10–8 s.
Alternativa correta: A
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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 velocidade média é (5×10⁵ + 5×10⁶)/2 = 2,75×10⁶ m/s.
Portanto, Δt = 0,022/(2,75×10⁶) = 8×10⁻⁹ s.
Alternativa A.
Q40
Mecânica — Dinâmica — Força centrípeta
No modelo clássico do átomo de hidrogênio, do físico dinamarquês Niels Bohr, um elétron gira em torno de um próton com uma velocidade constante de 2 × 106 m/s e em uma órbita circular de raio igual a 5 × 10–11 m. Se o elétron possui massa 9 × 10–31 kg, a força centrípeta sobre ele é de
A)
7,2 × 10–14 N.
B)
3,6 × 10–14 N.
C)
8,0 × 10–10 N.
D)
7,2 × 10–8 N.
E)
3,6 × 10–8 N.
Alternativa correta: D
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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.
F = mv²/r = (9×10⁻³¹)(2×10⁶)²/(5×10⁻¹¹) = 7,2×10⁻⁸ N.
Alternativa D.
Q41
Mecânica — Quantidade de Movimento — Impulso e quantidade de movimento
Em um teste de colisão, um automóvel de 1 500 kg colide frontalmente com uma parede de tijolos. A velocidade do automóvel anterior ao impacto era de 15 m/s. Imediatamente após o impacto, o veículo é jogado no sentido contrário ao do movimento inicial com velocidade de 3 m/s. Se a colisão teve duração de 0,15 s, a força média exercida sobre o automóvel durante a colisão foi de
A)
0,5 × 104 N.
B)
1 × 104 N.
C)
3 × 104 N.
D)
15 × 104 N.
E)
18 × 104 N.
Alternativa correta: E
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Resolução
A quantidade de movimento é vetorial, $\vec p=m\vec v$. Sua conservação exige impulso externo resultante desprezível no intervalo analisado; conservação de momento não implica conservação de energia cinética.
Escolhendo o sentido inicial como positivo, Δv = −3 − 15 = −18 m/s.
O módulo da força média é m|Δv|/Δt = 1500·18/0,15 = 180000 N.
Alternativa E.
Q42
Mecânica — Trabalho e Energia — Trabalho de força variável
Uma força atuando em uma caixa varia com a distância x de acordo com o gráfico.
O trabalho realizado por essa força para mover a caixa da posição x = 0 até a posição x = 6 m vale
A)
5 J.
B)
15 J.
C)
20 J.
D)
25 J.
E)
30 J.
Alternativa correta: D
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Resolução
Organize o balanço de energia, considerando o trabalho das forças e eventuais perdas. A potência média é energia transferida por tempo, $P_m=\Delta E/\Delta t$, e rendimento compara energia útil com energia fornecida.
O trabalho corresponde à área sob o gráfico: retângulo de área 4·5 = 20 J e triângulo de área 2·5/2 = 5 J.
Total: 25 J.
Alternativa D.
Q43
Mecânica — Gravitação — Gravitação universal
A Lei da Gravitação Universal foi publicada em 1687 pelo físico e matemático inglês Isaac Newton. Através dessa lei, pode-se determinar as intensidades das forças de interação gravitacional entre a Terra e a Lua, FTL, e entre o Sol e a Lua, FSL. Considerando a massa do Sol de 3,2 × 105 vezes a massa da Terra e a distância média do Sol à Lua de 400 vezes a distância média da Terra à Lua, a relação aproximada entre estas duas intensidades de força é
A)
FTL = 0,5 FSL.
B)
FTL = FSL.
C)
FTL = 1,5 FSL.
D)
FTL = 2 FSL.
E)
FTL = 2,5 FSL.
Alternativa correta: A
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Resolução
Use a distância ao centro do astro na lei $F=GMm/r^2$. Em órbitas, a gravidade fornece a aceleração orbital; para corpos em torno do mesmo astro, a terceira lei de Kepler relaciona período e raio orbital.
FSL/FTL = (MS/MT)(rTL/rSL)² = (3,2×10⁵)/400² = 2.
Portanto, FTL = FSL/2.
Alternativa A.
Q44
Mecânica — Hidrostática — Pressão
Em uma competição esportiva, um halterofilista de 80 kg, levantando uma barra metálica de 120 kg, apóia-se sobre os seus pés, cuja área de contacto com o piso é de 25 cm2. Considerando g = 10 m/s2 e lembrando-se de que a pressão é o efeito produzido por uma força sobre uma área e considerando que essa força atua uniformemente sobre toda a extensão da área de contacto, a pressão exercida pelo halterofilista sobre o piso, em pascal, é de
A)
2 × 105.
B)
8 × 105.
C)
12 × 105.
D)
25 × 105.
E)
2 × 106.
Alternativa correta: B
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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.
A força sobre o apoio é o peso total: (80+120)·10 = 2000 N.
A área de 25 cm² equivale a 2,5×10⁻³ m².
A pressão vale 2000/(2,5×10⁻³) = 8×10⁵ Pa.
Alternativa B.
Q45
Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação linear
A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 × 10– 6 °C– 1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?
A)
11 × 10–4 m.
B)
33 × 10–4 m.
C)
99 × 10–4 m.
D)
132 × 10–4 m.
E)
165 × 10–4 m.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2003 · Meio de Ano.
Resolução
A variação de dimensão depende do coeficiente de dilatação e da variação de temperatura. Compare dimensões correspondentes: comprimento, área e volume exigem relações distintas.
ΔL = L₀αΔT = 30·11×10⁻⁶·30 = 0,0099 m = 99×10⁻⁴ m.
Alternativa C.
Q46
Termologia — Termometria — Variação de temperatura
Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de
A)
32 K e 105°F.
B)
55 K e 99°F.
C)
57 K e 105°F.
D)
99 K e 105°F.
E)
105 K e 32°F.
Alternativa correta: B
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Resolução
Uma escala termométrica é construída a partir de pontos de calibração. Distinga temperatura de intervalo de temperatura: deslocamentos entre origens das escalas não entram na conversão de uma variação.
ΔT = 80−25 = 55 °C, equivalente a 55 K.
Na escala Fahrenheit, ΔTF = (9/5)·55 = 99 °F; o termo 32 não entra em variações.
Alternativa B.
Q47
Óptica — Lentes — Lentes convergentes
Considere uma lente esférica delgada convergente de distância focal igual a 20 cm e um objeto real direito localizado no eixo principal da lente a uma distância de 25 cm do seu centro ótico. Pode-se afirmar que a imagem deste objeto é
A)
real, invertida e maior que o objeto.
B)
real, direita e menor que o objeto.
C)
virtual, invertida e menor que o objeto.
D)
virtual, direita e maior que o objeto.
E)
virtual, invertida e maior que o objeto.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2003 · Meio de Ano.
Resolução
Identifique o tipo de lente e a natureza da imagem. Quando aplicável, use $1/f=1/p+1/p\prime$ e o aumento $A=-p\prime/p$, mantendo a convenção de sinais.
1/p′ = 1/20 − 1/25 = 1/100, logo p′ = 100 cm.
O aumento é −p′/p = −4: imagem real, invertida e quatro vezes maior.
Alternativa A.
Q48
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistores em paralelo
As instalações elétricas em nossas casas são projetadas de forma que os aparelhos sejam sempre conectados em paralelo. Dessa maneira, cada aparelho opera de forma independente. A figura mostra três resistores conectados em paralelo.
Desprezando-se as resistências dos fios de ligação, o valor da corrente em cada resistor é
A)
I1 = 3 A, I2 = 6 A e I3 = 9 A.
B)
I1 = 6 A, I2 = 3 A e I3 = 2 A.
C)
I1 = 6 A, I2 = 6 A e I3 = 6 A.
D)
I1 = 9 A, I2 = 6 A e I3 = 3 A.
E)
I1 = 15 A, I2 = 12 A e I3 = 9 A.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2003 · Meio de Ano.
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.
Os três resistores estão submetidos à tensão de 18 V.
