UNESP · 2005 — Meio de Ano — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2005 · Meio de Ano · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q37
Mecânica — Cinemática — Área no gráfico de velocidade
Considere o gráfico de velocidade em função do tempo de um objeto que se move em trajetória retilínea.
No intervalo de 0 a 4 h, o objeto se desloca, em relação ao ponto inicial,
A)
0 km.
B)
1 km.
C)
2 km.
D)
4 km.
E)
8 km.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2005 · Meio de Ano.
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.
O deslocamento é a área algébrica: 0·1 + 4·1 − 6·1 + 6·1 = 4 km.
A área negativa representa o trecho percorrido no sentido oposto.
Alternativa D.
Q38
Mecânica — Dinâmica — Referenciais e movimento circular
Suponha que um estudante de Física esteja em repouso no compartimento de um trem, sem contato visual com o exterior, e que o trem se mova seguindo uma das trajetórias indicadas na figura.
Se o trem se movesse com velocidade de módulo v constante, esse estudante detectaria o movimento do trem em relação à Terra
A)
apenas para o caso da trajetória I.
B)
apenas para o caso da trajetória II.
C)
para ambas as trajetórias.
D)
para ambas as trajetórias, se v fosse próxima à velocidade da luz.
E)
para nenhuma das trajetórias.
Alternativa correta: B
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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.
No movimento retilíneo uniforme, uma experiência interna não identifica a velocidade do trem.
Na trajetória circular há aceleração centrípeta, detectável pelas forças sobre os passageiros.
Assim, somente a trajetória II permite detectar o movimento.
Alternativa B.
Q39
Mecânica — Dinâmica — Atrito e força centrípeta
Numa calçada de uma rua plana e horizontal, um patinador vira em uma esquina fazendo um arco de círculo de 3 m de raio. Admitindo-se g = 10 m/s2 e sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre as rodas do patim e a calçada é µe = 0,3, a máxima velocidade com que o patinador pode realizar a manobra sem derrapar é de
A)
1 m/s.
B)
2 m/s.
C)
3 m/s.
D)
5 m/s.
E)
9 m/s.
Alternativa correta: C
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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.
O atrito estático máximo é μmg e deve fornecer mv²/r.
Logo, vmáx = √(μgr) = √(0,3·10·3) = 3 m/s.
Alternativa C.
Q40
Mecânica — Gravitação — Campo gravitacional na superfície
Se a massa e o raio da Terra dobrassem de valor, o peso P de uma pessoa (ou a força com que a Terra a atrai) na superfície do planeta seria, desconsiderando outros efeitos,
A)
quatro vezes menor.
B)
duas vezes menor.
C)
o mesmo.
D)
duas vezes maior.
E)
quatro vezes maior.
Alternativa correta: B
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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.
P = GMm/R².
Dobrando M e R, P′/P = 2/2² = 1/2: o peso fica duas vezes menor.
Alternativa B.
Q41
Mecânica — Hidrostática — Pressão hidrostática
Um vaso de flores, cuja forma está representada na figura, está cheio de água. Três posições, A, B e C, estão indicadas na figura.
A relação entre as pressões PA, PB e PC, exercidas pela água respectivamente nos pontos A, B e C, pode ser descrita como
A)
PA > PB > PC.
B)
PA > PB = PC.
C)
PA = PB > PC.
D)
PA = PB < PC.
E)
PA < PB = PC.
Alternativa correta: E
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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 pressão aumenta com a profundidade e não depende da largura do vaso.
B e C estão no mesmo nível, abaixo de A.
Portanto, PA < PB = PC.
Alternativa E.
Q42
Termologia — Calorimetria — Capacidade térmica
O gráfico representa a temperatura em função do tempo de um líquido aquecido em um calorímetro.
Considerando-se desprezível a capacidade térmica do calorímetro e que o aquecimento foi obtido através de uma resistência elétrica, dissipando energia à taxa constante de 120 W, a capacidade térmica do líquido vale
A)
12 J/oC.
B)
20 J/oC.
C)
120 J/oC.
D)
600 J/oC.
E)
1 200 J/oC.
Alternativa correta: E
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Resolução
Para aquecimento sem mudança de fase, use $Q=mc\Delta T$. Em trocas térmicas, contabilize calor recebido, calor cedido e perdas indicadas pelo enunciado.
O gráfico indica ΔT = 54−24 = 30 °C em 5 min = 300 s.
Q = PΔt = 120·300 = 36000 J.
Assim, C = Q/ΔT = 1200 J/°C.
Alternativa E.
Q43
Termologia — Gases Ideais — Pressão e temperatura de gás
Em uma cidade brasileira, no horário mais quente do dia, um motorista calibrou os pneus de seu carro a uma pressão de 30 lb/in2 (libras por polegada quadrada ou psi), usando gás nitrogênio à temperatura ambiente. Contudo, a chegada de uma frente fria fez com que a temperatura ambiente variasse de 27oC para 7oC, ao final do dia. Considerando as características do nitrogênio como as de um gás ideal e que os pneus permanecem em equilíbrio térmico com o ambiente, a pressão nos pneus ao final do dia, devido à variação de temperatura, foi de aproximadamente
A)
7 lb/in2.
B)
14 lb/in2.
C)
28 lb/in2.
D)
30 lb/in2.
E)
32 lb/in2.
Alternativa correta: C
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Resolução
Identifique quais grandezas permanecem constantes na equação $pV=nRT$. As razões entre temperaturas exigem a escala absoluta, em kelvin.
Com volume aproximadamente constante, P/T permanece constante.
Usando temperaturas absolutas: P₂ = 30·280/300 = 28 lb/in², conforme o modelo adotado na questão.
Alternativa C.
Q44
Óptica — Lentes — Abertura e distância focal
Em uma sala de aula, o professor de física pediu para que os estudantes montassem um modelo simplificado de máquina fotográfica, usando apenas uma lente convergente como objetiva, que serviria para a entrada de luz e focalização de imagens dentro de uma pequena caixa. Um aluno entusiasmado com a proposta resolveu construir duas máquinas fotográficas, I e II, com lentes delgadas de mesmos material e raio de curvatura, porém de diâmetros diferentes, sendo o diâmetro da lente I maior do que o da II. No teste com as máquinas, colocadas lado a lado para fotografarem um mesmo objeto, o aluno observou que
A)
as imagens eram de mesmo tamanho e de mesma luminosidade.
B)
as imagens eram de mesmo tamanho, com I produzindo imagem mais luminosa.
C)
a imagem em I era maior e mais luminosa que em II.
D)
a imagem em I era maior e menos luminosa que em II.
E)
a imagem em I era menor, porém tão luminosa quanto em II.
Alternativa correta: B
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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.
As lentes têm as mesmas curvaturas e o mesmo índice de refração, portanto a mesma distância focal e o mesmo aumento.
A lente I tem maior abertura, recebe mais luz e produz a imagem mais luminosa.
Alternativa B.
Q45
Ondulatória — Conceitos Básicos — Polarização de ondas
Uma das características que diferem ondas transversais de ondas longitudinais é que apenas as ondas transversais podem ser
A)
polarizadas.
B)
espalhadas.
C)
refletidas.
D)
refratadas.
E)
difratadas.
Alternativa correta: A
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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 polarização seleciona uma direção de oscilação perpendicular à propagação.
Isso exige uma onda transversal; ondas longitudinais não podem ser polarizadas.
Alternativa A.
Q46
Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação de carga e de momento
O decaimento beta ocorre quando um nêutron dá origem a um próton (carga +e), a um elétron (carga –e) e a uma terceira partícula. Na figura, as setas mostram as direções iniciais e os sentidos de movimento do próton e do elétron depois do decaimento de um nêutron em repouso. A figura omite a terceira partícula. DECAIMENTO BETA
A partir destes dados, pode-se dizer que a direção e a carga elétrica da terceira partícula são, respectivamente:
A)→; +e.
B)↘; −e.
C)→; nula.
D)↘; nula.
E)←; −e.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2005 · Meio de Ano.
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.
A carga inicial é zero e as cargas do próton e do elétron se cancelam, então a terceira partícula é neutra.
Como o momento inicial também é zero, ela deve equilibrar o momento resultante do próton e do elétron: sua direção é para baixo e para a direita, como em D.
Alternativa D.
Q47
Eletricidade — Magnetismo — Forças elétrica e magnética
Um feixe de elétrons se deflete ao passar por uma região em que atuam um campo elétrico uniforme (vertical e apontando para cima) e um campo magnético uniforme (saindo do plano da página). A trajetória do feixe encontra-se no plano da página, conforme mostra a figura.
Em relação às intensidades das forças elétrica FE e magnética FB, pode-se concluir que
A)$F_E=F_B$
B)$F_E=0$
C)$F_B=0$
D)$F_B
E)$F_B>F_E$
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2005 · Meio de Ano.
Resolução
A força magnética sobre uma carga em movimento é $\vec F=q\vec v\times\vec B$. Seu sentido depende do sinal da carga; quando fornece a resultante centrípeta, altera a direção do movimento.
A força elétrica sobre os elétrons aponta para baixo, pois a carga é negativa.
Para elétrons que avançam para a direita em campo magnético saindo da página, a força magnética aponta para cima.
A curvatura para cima mostra que FB > FE.
Alternativa E.
Q48
Eletricidade — Indução Eletromagnética — Lei de Lenz
Em um circuito, uma bateria fornece uma d.d.p. constante para manter uma lâmpada acesa, como mostra a figura.
Um ímã é inserido rapidamente entre as espiras formadas com o fio do circuito que liga a lâmpada à bateria. Podese dizer que, durante o período de tempo em que o ímã é inserido, o brilho da lâmpada
A)
diminui apenas para o caso em que A é o pólo norte do ímã.
B)
diminui apenas para o caso em que A é o pólo sul do ímã.
C)
diminui, qualquer que seja o pólo em A.
D)
não se altera, qualquer que seja o pólo em A.
E)
não se altera porque o processo é rápido.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2005 · Meio de Ano.
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.
A entrada do polo norte em A aumenta o fluxo através da bobina.
Pelo sentido do enrolamento indicado, a corrente induzida se opõe à corrente fornecida pela bateria, diminuindo o brilho.
