UNESP · 2007 — Meio de Ano — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2007 · Meio de Ano · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q37
Mecânica — Cinemática — Aceleração média
Diante de um possível aquecimento global, muitas alternativas à utilização de combustíveis fósseis têm sido procuradas. A empresa Hybrid Technologies lançou recentemente um carro elétrico que, segundo a empresa, é capaz de ir de 0,0 a 100 km/h em 3,0 segundos. A aceleração média imprimida ao automóvel nesses 3,0 segundos é
A)
5,3 m/s2.
B)
8,9 m/s2.
C)
9,3 m/s2.
D)
9,8 m/s2.
E)
10 m/s2.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
A velocidade final de 100 km/h equivale a 27,78 m/s.
A aceleração média é 27,78/3 ≈ 9,3 m/s².
Alternativa C.
Q38
Mecânica — Dinâmica — Frenagem pela gravidade
Ao começar a subir um morro com uma inclinação de 30o, o motorista de um caminhão, que vinha se movendo a 30 m/s, avista um obstáculo no topo do morro e, uma vez que o atrito dos pneus com a estrada naquele trecho é desprezível, verifica aflito que a utilização dos freios é inútil. Considerando g = 10 m/s2, sen30o = 0,5 e cos30o = 0,9 e desprezando a resistência do ar, para que não ocorra colisão entre o caminhão e o obstáculo, a distância mínima entre esses, no início da subida, deve ser de
A)
72 m.
B)
90 m.
C)
98 m.
D)
106 m.
E)
205 m.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · Meio de Ano.
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 aclive sem atrito, a desaceleração é g sen 30° = 5 m/s².
Para parar, 0 = 30²−2·5·d, portanto d = 90 m.
Alternativa B.
Q39
Mecânica — Cinemática — Composição de velocidades no lançamento
O artilheiro de um navio de guerra em treinamento, percebendo que por pouco não conseguia alcançar o alvo atirando da distância mínima definida para a realização do disparo, pensou durante um certo tempo em como atingir o alvo sem que, no momento do tiro, o navio estivesse além daquela distância mínima. Considerando que, na situação descrita, o ângulo de inclinação do canhão, em relação à horizontal, era de 45º, o artilheiro deverá
A)
aumentar o ângulo de inclinação do canhão para 65o.
B)
diminuir o ângulo de inclinação do canhão para 30o.
C)
ajustar o ângulo de inclinação a 0o, de tal forma que o canhão esteja alinhado com o alvo diretamente à sua frente.
D)
desistir, pois, como o ângulo de inclinação do canhão já é de 45o, não há mais o que fazer.
E)
pedir ao piloto que imprima velocidade ao navio, para que esse esteja se aproximando do alvo no momento do disparo.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
Para uma velocidade inicial relativa ao navio fixa, 45° já maximiza o alcance no modelo usual.
Aproximar o navio do alvo no instante do disparo adiciona uma componente horizontal à velocidade do projétil, aumentando o alcance sem ultrapassar a distância mínima no momento do tiro.
Alternativa E.
Q40
Mecânica — Estática — Forças em fios inclinados
Um vaso de flores pesando 30 N está suspenso por dois fios de aço inextensíveis, ligados a pesos iguais através de polias ideais, conforme pode ser visto na figura.
Considerando o instante em que a tensão em cada um dos fios de sustentação é de 15 N, pode-se afirmar que
A)
o vaso de flores está em equilíbrio estático.
B)
o vaso está subindo acelerado.
C)
os pesos estão descendo com velocidade constante.
D)
o vaso está descendo com velocidade constante.
E)
os pesos estão subindo acelerados.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · Meio de Ano.
Resolução
Decomponha as forças nas direções adequadas. No equilíbrio translacional, as somas de componentes são nulas; para testar se há equilíbrio, compare a resultante com zero antes de impor essa condição.
As componentes verticais das duas trações são menores que 15 N cada.
Sua soma é menor que o peso de 30 N, portanto o vaso acelera para baixo e os pesos ligados pelos fios aceleram para cima.
Alternativa E.
Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Trabalho contra o atrito
O monumento de Stonehenge, na Inglaterra, é uma construção que impressiona pela sua grandiosidade, sobretudo por ter sido construído por volta de 2800 a. C. A maior pedra em Stonehenge mede cerca de 10 m e tem massa de 50 000 kg, tendo sido retirada de uma pedreira a 30 km de distância do local. Uma das hipóteses a respeito de como um povo tão primitivo teria sido capaz de realizar tamanha façanha supõe que a pedra teria sido arrastada em algum tipo de trenó primitivo por sobre a neve. Considerando um coeficiente de atrito cinético de 0,2 e que 500 pessoas teriam participado do arraste da enorme pedra de 50 000 kg, realizado na horizontal e a velocidade constante, ao longo dos 30 km, e adotando g = 10 m/s2, pode-se afirmar que o valor médio para o trabalho realizado por cada indivíduo seria de
A)
2 000 kJ.
B)
5 000 kJ.
C)
5 500 kJ.
D)
6 000 kJ.
E)
6 500 kJ.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · Meio de Ano.
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.
F = μmg = 0,2·50000·10 = 100000 N.
O trabalho total é Fd = 100000·30000 = 3×10⁹ J.
Dividindo entre 500 pessoas, cada uma realiza 6×10⁶ J = 6000 kJ.
Alternativa D.
Q42
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão elástica entre massas iguais
Em um dia muito chuvoso, em que o atrito entre os pneus de dois carros de massas iguais e a estrada é muito baixo, ocorre uma colisão traseira. Sabendo que um dos carros (carro 2) estava parado no momento da colisão, a qual, nas condições do problema, pode ser tomada como perfeitamente elástica, qual das descrições corresponderia à melhor representação do que ocorre após o choque entre os dois carros?
A)
O carro 1 fica parado, e o carro 2 segue com a velocidade original do carro 1.
B)
O carro 1 volta com a mesma velocidade em módulo e o carro 2 continua parado.
C)
O carro 2 segue com o dobro da velocidade original do carro 1, mas a soma das duas velocidades continua sendo igual à original do carro 1.
D)
Os dois carros seguem em sentidos opostos com metade da velocidade original em módulo do carro 1.
E)
Os dois carros seguem juntos no mesmo sentido com metade da velocidade original do carro 1.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
Na colisão frontal perfeitamente elástica entre massas iguais, as velocidades são trocadas.
Assim, o carro 1 para e o carro 2 assume sua velocidade inicial.
Alternativa A.
Q43
Eletricidade — Eletrodinâmica — Lei de Ohm
Verificando os gráficos experimentais de seus estudantes, um professor concluiu que os seguintes grupos de estudantes tinham realizado experimentos relacionados à lei de Ohm corretamente: Grupo I
A)
II e III, somente.
B)
I, II e IV, somente.
C)
I, III e IV, somente.
D)
II, III e IV, somente.
E)
I, II, III e IV.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
Sob tensão fixa, I = U/R: a corrente decresce de forma hiperbólica com a resistência, como no grupo II.
Para resistência fixa, U = RI é uma reta crescente pela origem, como no grupo III.
I e IV não representam essas relações.
Alternativa A.
Q44
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistores em paralelo
Um jovem estudante universitário, ao constatar que o chuveiro da sua república havia queimado, resolveu usar seus conhecimentos de física para consertá-lo. Não encontrando resistor igual na loja de ferragens, mas apenas resistores com o dobro da resistência original da de seu chuveiro, o estudante teve que improvisar, fazendo associação de resistores. Qual das alternativas mostra a associação correta para que o jovem obtenha resistência igual à de seu chuveiro?
A)
B)
C)
D)
E)
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
Cada resistor disponível tem resistência 2R.
Dois deles em paralelo resultam em (2R·2R)/(2R+2R) = R.
A associação correta é C.
Alternativa C.
Q45
Eletricidade — Eletrodinâmica — Limite de potência elétrica
O disjuntor é um dispositivo de segurança que utiliza a propriedade de dilatação de uma tira bimetálica, de tal forma que quando a corrente elétrica na rede ultrapassa um determinado limite, 15 A neste exemplo, a tira se deforma pelo aquecimento e desfaz o contato, interrompendo a corrente, como se pode ver no esquema da figura.
Suponha que você ligue simultaneamente muitos aparelhos eletrodomésticos em uma rede com tensão elétrica de 120 V. Dentre os valores listados, qual seria a maior potência tal que o disjuntor não desarme?
A)
200 W.
B)
1 250 W.
C)
1 300 W.
D)
1 700 W.
E)
2 000 W.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
O limite de corrente é 15 A a 120 V: Pmáx = UI = 1800 W.
Entre os valores listados, 1700 W é o maior que fica abaixo desse limite.
Um motorista prudente calibrou os pneus de seu automóvel, todos iguais, antes de partir para uma viagem de férias. Após dirigir por uma longa distância em um dia quente de verão, parou em um posto de gasolina. Supondo que o volume dos pneus do automóvel não variou, e que o carro tem tração nas quatro rodas, pode-se afirmar com segurança que, ao examinar novamente a pressão dos pneus, que haviam aquecido, o motorista verificou que
A)
a pressão não variou em nenhum pneu.
B)
os pneus dianteiros e traseiros tiveram sua pressão aumentada.
C)
a pressão diminuiu em todos os pneus.
D)
os pneus dianteiros tiveram sua pressão aumentada, enquanto os traseiros mantiveram a pressão inicial.
E)
os pneus traseiros tiveram sua pressão aumentada, enquanto os dianteiros mantiveram a pressão inicial.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · Meio de Ano.
Resolução
Identifique quais grandezas permanecem constantes na equação $pV=nRT$. As razões entre temperaturas exigem a escala absoluta, em kelvin.
Com volume e quantidade de gás constantes, P/T é constante.
O aquecimento aumenta a temperatura absoluta e a pressão dos quatro pneus.
Alternativa B.
Q47
Termologia — Dilatação Térmica — Dilatação térmica dos materiais
Um fabricante, precisando substituir os parafusos de um forno, deparou-se com um problema. A estrutura do forno é feita de cobre e os parafusos disponíveis são de um outro metal. Sabendo que ao aquecer o forno, os furos nos quais se encontram os parafusos aumentam seu diâmetro, e ainda que o diâmetro dos parafusos também aumenta, o fabricante optou por parafusos feitos de materiais que não afrouxem nem forcem demais a estrutura do forno nos furos, conforme o forno vai se aquecendo. Conhecendo os coeficientes de dilatação médios, em °C–1, do cobre (17 × 10–6), do chumbo (29 × 10–6), do alumínio (23 × 10–6), do latão (19 × 10–6) e do aço (11 × 10–6), e desconsiderando a influência de outros efeitos sobre a decisão final, pode-se afirmar que
A)
os parafusos feitos de quaisquer desses materiais são igualmente eficientes para o propósito do fabricante.
B)
os melhores parafusos substitutivos são aqueles feitos de aço.
C)
são igualmente válidos apenas os parafusos de chumbo e de alumínio.
D)
pode-se utilizar tanto os parafusos de chumbo quanto os de aço.
E)
os parafusos mais indicados são aqueles feitos de latão.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · 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.
Para reduzir a diferença de dilatação entre o parafuso e o furo, escolhe-se o coeficiente mais próximo do cobre, 17×10⁻⁶ °C⁻¹.
O latão, com 19×10⁻⁶ °C⁻¹, é a melhor opção.
Alternativa E.
Q48
Óptica — Óptica da Visão — Defeitos de visão próxima
Observe a foto.
Nesta situação o cidadão consegue ler nitidamente a revista. Pode-se supor que o cidadão retratado possui qualquer um dos seguintes defeitos visuais:
A)
presbiopia e hipermetropia.
B)
hipermetropia e miopia.
C)
miopia e presbiopia.
D)
astigmatismo e miopia.
E)
estrabismo e astigmatismo.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2007 · Meio de Ano.
Resolução
Localize o foco em relação à retina e examine se a dificuldade ocorre para objetos próximos ou distantes. O tipo de lente corretora depende desse diagnóstico.
A pessoa afasta a revista para conseguir ler.
Essa dificuldade de focalizar objetos próximos é compatível com hipermetropia e presbiopia, corrigidas com lentes convergentes.