Unesp · Meio de Ano 2016 — 1ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Estadual Paulista
Vestibular Meio de Ano 2016 · Prova de Conhecimentos Gerais · questões de Física Q76 a Q82.
Q76
Ondas — MHS — Movimento Harmônico Simples
Em um parque de diversões, existe uma atração na qual o participante tenta acertar bolas de borracha na boca da figura de um palhaço que, presa a uma mola ideal, oscila em movimento harmônico simples entre os pontos extremos A e E, passando por B, C e D, de modo que em C, ponto médio do segmento AE, a mola apresenta seu comprimento natural, sem deformação.
Uma pessoa, ao fazer suas tentativas, acertou a primeira bola quando a boca passou por uma posição em que o módulo de sua aceleração é máximo e acertou a segunda bola quando a boca passou por uma posição onde o módulo de sua velocidade é máximo. Dos pontos indicados na figura, essas duas bolas podem ter acertado a boca da figura do palhaço, respectivamente, nos pontos
A) A e C.
B) B e E.
C) C e D.
D) E e B.
E) B e C.
Resposta correta:
Alternativa A
Resolução comentada
No movimento harmônico simples, a aceleração obedece a $a=-\omega^2x$. Portanto, seu módulo $|a|$ é máximo quando o módulo do afastamento $|x|$ em relação à posição de equilíbrio é máximo, isto é, nos extremos A e E.
A velocidade, por outro lado, é máxima quando o oscilador passa pela posição de equilíbrio, em C, onde $x=0$.
A primeira bola pode atingir a boca em A e a segunda em C.
Q77
Mecânica — Dinâmica — Movimento Circular e Condição de Contato
Uma garota de $50\text{ kg}$ está brincando em um balanço constituído de um assento e de uma corda ideal que tem uma de suas extremidades presa nesse assento e a outra, em um saco de areia de $66\text{ kg}$ que está apoiado, em repouso, sobre o piso horizontal. A corda passa por duas roldanas ideais fixas no teto e, enquanto oscila, a garota percorre uma trajetória circular contida em um plano vertical de modo que, ao passar pelo ponto A, a corda fica instantaneamente vertical.
Desprezando a resistência do ar e a massa do assento, considerando $g=10\text{ m/s}^2$ e as informações contidas na figura, a maior velocidade, em $\text{m/s}$, com a qual a garota pode passar pelo ponto A sem que o saco de areia perca contato com o solo é igual a
A) 2.
B) 5.
C) 3.
D) 4.
E) 1.
Resposta correta:
Alternativa D
Resolução comentada
No ponto A, a garota está na parte mais baixa da trajetória circular. Na direção radial, para cima:
$$T-m_g g=m_g\dfrac{v^2}{R}$$
Com $m_g=50\text{ kg}$, $R=5\text{ m}$ e
$$g=10\text{ m/s}^2$$
$$T=500+10v^2$$
No saco de areia, enquanto ele permanece em contato com o piso:
$$N+T=m_sg$$
No limite de perda de contato, $N=0$, portanto
$$T_{\max}=m_sg=66\cdot10=660\text{ N}$$
$$500+10v^2=660$$
daí $v^2=16$ e
$$v=4\text{ m/s}$$
Q78
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e Flutuação
Um filhote de cachorro cochila dentro de uma semiesfera de plástico de raio $10\text{ cm}$, a qual flutua em uma piscina de águas paradas, totalmente submersa e em equilíbrio, sem que a água entre nela.
Desprezando a massa da semiesfera, considerando a densidade da água da piscina igual a $10^3\text{ kg/m}^3$, $g=10\text{ m/s}^2$, $\pi=3$ e sabendo que o volume de uma esfera de raio $R$ é dado por $V=\dfrac{4\pi R^3}{3}$, é correto afirmar que a massa do cachorro, em $\text{kg}$, é igual a
A) 2,5.
B) 2,0.
C) 3,0.
D) 3,5.
E) 4,0.
Resposta correta:
Alternativa B
Resolução comentada
O raio :
$$R=10\text{ cm}=0{,}10\text{ m}$$
O volume deslocado corresponde ao volume da semiesfera:
Dentre as complicações que um portador de diabetes não controlado pode apresentar está a catarata, ou seja, a perda da transparência do cristalino, a lente do olho. Em situações de hiperglicemia, o cristalino absorve água, fica intumescido e tem seu raio de curvatura diminuído (figura 1), o que provoca miopia no paciente. À medida que a taxa de açúcar no sangue retorna aos níveis normais, o cristalino perde parte do excesso de água e volta ao tamanho original (figura 2). A repetição dessa situação altera as fibras da estrutura do cristalino, provocando sua opacificação.
(www.revistavigor.com.br. Adaptado.)
De acordo com o texto, a miopia causada por essa doença deve-se ao fato de, ao tornar-se mais intumescido, o cristalino ter sua distância focal
A) aumentada e tornar-se mais divergente.
B) reduzida e tornar-se mais divergente.
C) aumentada e tornar-se mais convergente.
D) aumentada e tornar-se mais refringente.
E) reduzida e tornar-se mais convergente.
Resposta correta:
Alternativa E
Resolução comentada
O cristalino é uma lente convergente. Quando ele fica mais curvo, seu raio de curvatura diminui e seu poder de convergência aumenta.
Como o poder óptico é inversamente proporcional à distância focal, o aumento da convergência corresponde a uma distância focal menor. A imagem tende a formar-se antes da retina, caracterizando a miopia.
Q80
Ondas — Fenômenos ondulatórios — Ressonância em Tubos Sonoros
Um experimento foi feito com a finalidade de determinar a frequência de vibração de um diapasão. Um tubo cilíndrico aberto em suas duas extremidades foi parcialmente imerso em um recipiente com água e o diapasão vibrando foi colocado próximo ao topo desse tubo, conforme a figura 1. O comprimento $L$ da coluna de ar dentro do tubo foi ajustado movendo-o verticalmente. Verificou-se que o menor valor de $L$, para o qual as ondas sonoras geradas pelo diapasão são reforçadas por ressonância dentro do tubo, foi de $10\text{ cm}$, conforme a figura 2.
Considerando a velocidade de propagação do som no ar igual a $340\text{ m/s}$, é correto afirmar que a frequência de vibração do diapasão, em $\text{Hz}$, é igual a
A) 425.
B) 850.
C) 1360.
D) 3400.
E) 1700.
Resposta correta:
Alternativa B
Resolução comentada
Embora o tubo seja aberto nas duas extremidades, a extremidade inferior da coluna de ar está fechada pela superfície da água. Portanto, a coluna de ar funciona como um tubo aberto-fechado.
Na primeira ressonância:
$$L=\dfrac{\lambda}{4}$$
$$L=10\text{ cm}=0{,}10\text{ m}$$
$$\lambda=4L=0{,}40\text{ m}$$
Usando $v=\lambda f$:
$$f=\dfrac{340}{0{,}40}=850\text{ Hz}$$
Q81
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores e Potência
Em um trecho de uma instalação elétrica, três resistores ôhmicos idênticos e de resistência $80\Omega$ cada um são ligados como representado na figura. Por uma questão de segurança, a maior potência que cada um deles pode dissipar, separadamente, é de $20\text{ W}$.
Dessa forma, considerando desprezíveis as resistências dos fios de ligação entre eles, a máxima diferença de potencial, em volts, que pode ser estabelecida entre os pontos A e B do circuito, sem que haja riscos, é igual a
A) 30.
B) 50.
C) 20.
D) 40.
E) 60.
Resposta correta:
Alternativa E
Resolução comentada
Os dois resistores de $80\Omega$ ligados em paralelo têm resistência equivalente $R_p=40\Omega$. Essa associação está em série com o terceiro resistor de $80\Omega$, logo
$$R_{eq}=40+80=120\Omega$$
O resistor de $80\Omega$ em série é percorrido pela corrente total $I$ e é o que dissipa maior potência. Impomos o limite:
$$P=I^2R=20$$
$$I^2\cdot80=20$$
então $I=0{,}50\text{ A}$.
A máxima tensão entre A e B é
$$U_{AB}=IR_{eq}=0{,}50\cdot120=60\text{ V}$$
Nessa situação, cada resistor do ramo paralelo conduz $0{,}25\text{ A}$ e dissipa apenas $5\text{ W}$, portanto permanece dentro do limite.
Q82
Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo de Ímã de Barra e Bússolas
Um ímã em forma de barra, com seus polos Norte e Sul, é colocado sob uma superfície coberta com partículas de limalha de ferro, fazendo com que elas se alinhem segundo seu campo magnético. Se quatro pequenas bússolas, 1, 2, 3 e 4, forem colocadas em repouso nas posições indicadas na figura, no mesmo plano que contém a limalha, suas agulhas magnéticas orientam-se segundo as linhas do campo magnético criado pelo ímã.
(www.grupoescolar.com. Adaptado.)
Desconsiderando o campo magnético terrestre e considerando que a agulha magnética de cada bússola seja representada por uma seta que se orienta na mesma direção e no mesmo sentido do vetor campo magnético associado ao ponto em que ela foi colocada, assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, as configurações das agulhas das bússolas 1, 2, 3 e 4 na situação descrita.
A)
B)
C)
D)
E)
Resposta correta:
Alternativa C
Resolução comentada
Fora de um ímã, as linhas do campo magnético saem do polo Norte e entram no polo Sul.
Na posição 1, à esquerda do polo Sul, o campo aponta para o ímã: para a direita. Na posição 3, à direita do polo Norte, o campo sai do ímã: também para a direita.
Nas posições 2 e 4, acima e abaixo do ímã, as linhas fazem o percurso do polo Norte, à direita, para o polo Sul, à esquerda. Portanto, em ambas o campo aponta para a esquerda.
A sequência é: direita, esquerda, direita, esquerda.