UNESP · 2008 — Meio de Ano — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2008 · Meio de Ano · 12 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q37
Mecânica — Cinemática — Queda livre
Segundo se divulga, a Big Tower do parque de diversões Beto Carrero World possui uma torre radical com 100 m de altura. Caso o elevador estivesse em queda livre por todo esse trecho, e considerando o valor da aceleração da gravidade como sendo 10,0 m/s2, e que o elevador parte do repouso, conclui-se que sua velocidade ao final dos 100 m seria de
A)
33,2 m/s.
B)
37,4 m/s.
C)
44,7 m/s.
D)
49,1 m/s.
E)
64,0 m/s.
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2008 · 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.
Observe a figura, que representa um sistema de freios. Sabe-se que o cabo de cima está sob uma tensão T1 = 800 N e que os cabos de baixo, sujeitos às tensões T2 e T3, fazem um ângulo de 120o entre si e que |T2|= |T3|.
Adotando sen 60o = 0,9 e cos 60o = 0,5, pode-se afirmar que o módulo da tensão em um desses dois cabos, T2 ou T3, na condição de equilíbrio de forças, será de
A)
400 N.
B)
560 N
C)
670 N.
D)
800 N.
E)
870 N.
Alternativa correta: D
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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 horizontais se cancelam.
Na vertical, 2T cos 60° = 800.
Como cos 60° = 0,5, cada cabo tem tensão de 800 N.
Alternativa D.
Q39
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia potencial gravitacional
As pirâmides do Egito estão entre as construções mais conhecidas em todo o mundo, entre outras coisas pela incrível capacidade de engenharia de um povo com uma tecnologia muito menos desenvolvida do que a que temos hoje. A Grande Pirâmide de Gizé foi a construção humana mais alta por mais de 4 000 anos.
Considere que, em média, cada bloco de pedra tenha 2 toneladas, altura desprezível comparada à da pirâmide e que a altura da pirâmide seja de 140 m. Adotando g = 10 m/s2, a energia potencial de um bloco no topo da pirâmide, em relação à sua base, é de
A)
28 kJ.
B)
56 kJ.
C)
280 kJ.
D)
560 kJ.
E)
2 800 kJ.
Alternativa correta: E
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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.
m = 2 toneladas = 2000 kg.
Ep = mgh = 2000·10·140 = 2800000 J = 2800 kJ.
Alternativa E.
Q40
Mecânica — Hidrostática — Empuxo na flutuação
Em uma aula sobre o princípio de Arquimedes, um professor colocou um objeto em forma de ovo para flutuar na água em três posições distintas, tomando o cuidado de garantir que o objeto se mantivesse nas posições de equilíbrio que aparecem na figura. Em seguida, perguntou aos seus estudantes, caso acontecesse, em qual, ou quais, das três situações o volume de líquido deslocado seria maior.
Com base nessas informações, pode-se afirmar que o volume deslocado será
A)
maior na situação 1.
B)
maior na situação 2.
C)
maior na situação 3.
D)
igual nas três situações.
E)
igual em 1 e 3 e menor em 2.
Alternativa correta: D
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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.
Nas três posições, o objeto flutua em equilíbrio com o mesmo peso.
O empuxo deve ser igual a esse peso: ρgVdeslocado = mg.
O volume deslocado é igual nas três situações.
Alternativa D.
Q41
Mecânica — Quantidade de Movimento — Conservação da quantidade de movimento
Suponha que, em uma partida de futebol americano, os dois jogadores que aparecem em primeiro plano na figura sofram uma colisão inelástica frontal, à mesma velocidade escalar relativamente ao solo.
Nesse caso, desprezando o efeito do atrito de seus pés com o solo e da ação de forças internas, pode-se concluir que,
A)
em caso de massas iguais, os jogadores ficarão parados no ponto da colisão.
B)
independentemente do valor de suas massas, os dois jogadores ficarão parados no ponto de colisão.
C)
como o jogador da direita tem maior massa, eles irão se deslocar para a direita.
D)
não importa qual a massa dos jogadores, ambos irão recuar após a colisão.
E)
em função de suas massas, o jogador que tiver a maior massa recuará.
Alternativa correta: A
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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.
Com massas iguais e velocidades opostas de mesmo módulo, o momento total inicial é zero.
Na colisão inelástica considerada, o conjunto fica parado.
Para massas diferentes, o sentido resultante é o da velocidade inicial do jogador de maior massa.
Alternativa A.
Q42
Mecânica — Gravitação — Velocidade orbital e áreas
Analise o movimento de um planeta em diversos pontos de sua trajetória em torno do Sol, conforme aparece na figura.
Considerando os trechos entre os pontos A e B e entre os pontos C e D, pode-se afirmar que,
A)
entre A e B, a área varrida pela linha que liga o planeta ao Sol é maior do que aquela entre C e D.
B)
caso as áreas sombreadas sejam iguais, o planeta move-se com maior velocidade escalar no trecho entre A e B.
C)
caso as áreas sombreadas sejam iguais, o planeta move-se com maior velocidade escalar no trecho entre C e D.
D)
caso as áreas sombreadas sejam iguais, o planeta move-se com a mesma velocidade nos dois trechos.
E)
caso as áreas sombreadas sejam iguais, o tempo levado para o planeta ir de A até B é maior que entre C e D.
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.
Áreas iguais correspondem a tempos iguais.
O arco AB fica próximo do Sol e é percorrido com maior velocidade escalar que CD, situado mais longe.
Alternativa B.
Q43
Ondulatória — Conceitos Básicos — Comprimento de onda e frequência
Os eletroencefalogramas são medições de sinais elétricos oriundos do cérebro. As chamadas ondas cerebrais são usualmente classificadas como ondas δ (delta), com freqüência até 4 Hz, θ (teta), de 4 a 7 Hz, α (alfa), de 7 a 14 Hz e β (beta), acima de 14 Hz. Analise os gráficos.
Considerando que os gráficos I e II sejam de ondas luminosas com velocidade c = 3 × 108 m/s, as quais possuem a mesma freqüência das ondas cerebrais, pode-se concluir que seus comprimentos de onda correspondem, respectivamente, a ondas
A)
α e β.
B)
α e δ.
C)
β e δ.
D)
δ e θ.
E)
β e θ.
Alternativa correta: B
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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.
No gráfico I, λ = 3×10⁷ m: f = c/λ = 10 Hz, faixa alfa.
No II, λ = 6×10⁸ m: f = 0,5 Hz, faixa delta.
Alternativa B.
Q44
Eletricidade — Eletrodinâmica — Geradores em série
A arraia elétrica (gênero Torpedo) possui células que acumulam energia elétrica como pilhas. Cada eletrócito pode gerar uma ddp de 10–4 V, e eles ficam arrumados em camadas, como aparece na figura.
Considere que um mergulhador tem uma resistência elétrica corporal baixa, de 2 000 Ω, e que uma corrente elétrica fatal, nessas condições, seja da ordem de 20 mA. Nesse caso, o número de camadas de eletrócitos capaz de produzir essa corrente fatal será igual a
A)
400 000.
B)
480 000.
C)
560 000.
D)
800 000.
E)
1 000 000.
Alternativa correta: A
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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.
A tensão necessária é U = RI = 2000·0,020 = 40 V.
Cada camada fornece 10⁻⁴ V.
Em série, são necessárias 40/10⁻⁴ = 400000 camadas.
Alternativa A.
Q45
Termologia — Mudanças de Fase — Curva de aquecimento
Considere o diagrama para uma determinada substância.
Sabendo-se que a transformação ocorre no sentido de A para D, pode-se afirmar que no trecho
A)
AB a substância está na fase líquida.
B)
BC está ocorrendo fusão ou vaporização.
C)
CD há apenas vapor.
D)
BC há uma mistura de líquido e vapor.
E)
CD está ocorrendo transição de fase.
Alternativa correta: B
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2008 · Meio de Ano.
Resolução
Distinga mudança de fase de aquecimento em uma única fase. A interpretação de um patamar ou de um diagrama depende da pressão e das fases indicadas.
O trecho BC é um patamar: recebe calor sem variar a temperatura, característica de mudança de fase.
Sem identificar a substância e as fases iniciais, pode ser fusão ou vaporização.
Alternativa B.
Q46
Eletricidade — Eletrostática — Equilíbrio de cargas
Considere uma experiência em que três cargas pontuais de igual módulo estejam alinhadas e igualmente espaçadas, que as cargas A e C sejam fixas, e que os sinais das cargas A, B e C obedeçam a uma das três configurações seguintes: Considere, ainda, que se deseja que a carga B esteja solta e em equilíbrio. Para tanto, das configurações apresentadas, pode-se usar
A)
somente a 1.
B)
somente a 2.
C)
somente a 3.
D)
tanto a 1 quanto a 3.
E)
tanto a 1 quanto a 2.
Alternativa correta: E
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2008 · Meio de Ano.
Resolução
Examine os sinais das cargas e os sentidos das forças. A força elétrica é $\vec F=q\vec E$; a lei de Coulomb depende do produto das cargas e do quadrado da distância.
A carga B está à mesma distância de A e C, que têm módulos iguais.
Para as forças sobre B terem módulos iguais e sentidos opostos, A e C devem ter o mesmo sinal.
Isso ocorre nas configurações 1 e 2.
Alternativa E.
Q47
Eletricidade — Magnetismo — Força magnética e raio da trajetória
Duas cargas de massas iguais e sinais opostos, com a mesma velocidade inicial, entram pelo ponto A em uma região com um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano xy e apontando para “cima”. Sabe-se que a trajetória 2 possui um raio igual ao dobro do raio da trajetória 1.
Analisando a figura e desprezando a interação entre as duas cargas, pode-se concluir que a carga da partícula 2 tem sinal
A)
negativo e o módulo da carga 1 é o dobro da 2.
B)
negativo e o módulo da carga 2 é o dobro da 1.
C)
positivo e o módulo da carga 1 é o dobro da 2.
D)
positivo e o módulo da carga 2 é o dobro da 1.
E)
positivo e o módulo da carga 2 é o triplo da 1.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2008 · 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.
Para a velocidade inicial para cima e o campo saindo do plano, uma carga positiva desvia para a direita.
A partícula 2 desvia para a esquerda, portanto é negativa.
Como r = mv/(|q|B), r₂ = 2r₁ implica |q₁| = 2|q₂|.
Alternativa A.
Q48
Óptica — Refração — Refração e reflexão parcial
Em uma experiência de óptica, um estudante prepara uma cuba transparente, onde incidem dois feixes luminosos, conforme aparece na figura.
Em seguida ele enche a cuba de água, enquanto mantém os feixes luminosos incidentes fixos na posição inicial. O esboço que melhor representa o que o estudante viu ao acabar de colocar a água é representado pela figura
A)
B)
C)
D)
E)
Alternativa correta: C
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2008 · Meio de Ano.
Resolução
A lei de Snell, $n_1\sin i=n_2\sin r$, usa ângulos medidos a partir da normal. A reflexão total só ocorre ao passar para um meio menos refringente, acima do ângulo limite.
Na passagem do ar para a água, os raios refratados se aproximam da normal, enquanto uma parte da luz se reflete.
O esquema C mostra a transmissão com menor ângulo e a reflexão na superfície.
