UNESP · 2017 — Meio de Ano — 1ª Fase — Questões de Física comentadas
Universidade Estadual Paulista
Vestibular 2017 · Meio de Ano · 10 questões de Física · Enunciados e figuras do caderno original.
Q68
Física Geral — Grandezas e Unidades — Densidade
Considere as seguintes características da moeda de R$ 0,10: massa = 4,8 g; diâmetro = 20,0 mm; espessura = 2,2 mm.
Admitindo como desprezível o efeito das variações de relevo sobre o volume total da moeda e sabendo que o volume de um cilindro circular reto é igual ao produto da área da base pela altura e que a área de um círculo é calculada pela fórmula π r2, a densidade do material com que é confeccionada a moeda de R$ 0,10 é de aproximadamente
A)
9 g/cm3.
B)
18 g/cm3.
C)
14 g/cm3.
D)
7 g/cm3.
E)
21 g/cm3.
Alternativa correta: D
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2017 · Meio de Ano.
Resolução
Comece pelas definições das grandezas e pelas unidades do SI. Relações entre grandezas também determinam as unidades das quantidades derivadas.
O raio é 10 mm = 1 cm e a espessura 2,2 mm = 0,22 cm.
V = πr²h ≈ 3,14·1²·0,22 ≈ 0,69 cm³.
A densidade é 4,8/0,69 ≈ 7 g/cm³.
Alternativa D.
Q70
Eletricidade — Eletrostática — Carga elétrica de íon
A carga elétrica do elétron é –1,6 × 10–19 C e a do próton é +1,6 × 10–19 C. A quantidade total de carga elétrica resultante presente na espécie química representada por40Ca2+ é igual a
A)
20 × (+1,6 × 10–19) C.
B)
20 × (–1,6 × 10–19) C.
C)
2 × (–1,6 × 10–19) C.
D)
40 × (+1,6 × 10–19) C.
E)
2 × (+1,6 × 10–19) C.
Alternativa correta: E
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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.
O sobrescrito 2+ indica falta de dois elétrons em relação ao átomo neutro.
A carga resultante é +2e = 2·(+1,6×10⁻¹⁹) C; o número de massa não altera esse cálculo.
Alternativa E.
Q73
Mecânica — Trabalho e Energia — Rendimento energético
Um gerador portátil de eletricidade movido a gasolina comum tem um tanque com capacidade de 5,0 L de combustível, o que garante uma autonomia de 8,6 horas de trabalho abastecendo de energia elétrica equipamentos com potência total de 1 kW, ou seja, que consomem, nesse tempo de funcionamento, o total de 8,6 kWh de energia elétrica. Sabendo que a combustão da gasolina comum libera cerca 3,2 × 104 kJ/L e que 1 kWh = 3,6 × 103 kJ, a porcentagem da energia liberada na combustão da gasolina que será convertida em energia elétrica é próxima de
A)
30%.
B)
40%.
C)
20%.
D)
50%.
E)
10%.
Alternativa correta: C
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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.
A energia química liberada é 5·3,2×10⁴ = 1,6×10⁵ kJ.
A energia elétrica produzida é 8,6·3,6×10³ = 30960 kJ.
O rendimento é 30960/160000 ≈ 0,194, próximo de 20%.
Alternativa C.
Q76
Mecânica — Cinemática — Queda livre e nível de água
No período de estiagem, uma pequena pedra foi abandonada, a partir do repouso, do alto de uma ponte sobre uma represa e verificou-se que demorou 2,0 s para atingir a superfície da água. Após um período de chuvas, outra pedra idêntica foi abandonada do mesmo local, também a partir do repouso e, desta vez, a pedra demorou 1,6 s para atingir a superfície da água.
Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 e desprezando a existência de correntes de ar e a sua resistência, é correto afirmar que, entre as duas medidas, o nível da água da represa elevou-se
A)
5,4 m.
B)
7,2 m.
C)
1,2 m.
D)
0,8 m.
E)
4,6 m.
Alternativa correta: B
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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.
As alturas de queda são h₁ = 10·2²/2 = 20 m e h₂ = 10·1,6²/2 = 12,8 m.
A elevação da água é 20−12,8 = 7,2 m.
Alternativa B.
Q77
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático em rampa
Um homem sustenta uma caixa de peso 1 000 N, que está apoiada em uma rampa com atrito, a fim de colocá-la em um caminhão, como mostra a figura 1. O ângulo de inclinação da rampa em relação à horizontal é igual a θ1 e a força de sustentação aplicada pelo homem para que a caixa não deslize sobre a superfície inclinada é F, sendo aplicada à caixa paralelamente à superfície inclinada, como mostra a figura 2. FIGURA 1 FIGURA 2
Quando o ângulo θ1 é tal que sen θ1 = 0,60 e cos θ1 = 0,80, o valor mínimo da intensidade da força F é 200 N. Se o ângulo for aumentado para um valor θ2, de modo que sen θ2 = 0,80 e cos θ2 = 0,60, o valor mínimo da intensidade da força F passa a ser de
A)
400 N.
B)
350 N.
C)
800 N.
D)
270 N.
E)
500 N.
Alternativa correta: E
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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 primeiro caso, 200+μ·1000·0,80 = 1000·0,60, dando μ = 0,50.
No segundo, Fmín = 1000·0,80−0,50·1000·0,60 = 500 N.
Alternativa E.
Q78
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia no pêndulo
Observe o poema visual de E. M. de Melo e Castro.
Suponha que o poema representa as posições de um pêndulo simples em movimento, dadas pelas sequências de letras iguais. Na linha em que está escrita a palavra pêndulo, indicada pelo traço vermelho, cada letra corresponde a uma localização da massa do pêndulo durante a oscilação, e a letra P indica a posição mais baixa do movimento, tomada como ponto de referência da energia potencial. Considerando as letras da linha da palavra pêndulo, é correto afirmar que
A)
a energia cinética do pêndulo é máxima em P.
B)
a energia potencial do pêndulo é maior em Ê que em D.
C)
a energia cinética do pêndulo é maior em L que em N.
D)
a energia cinética do pêndulo é máxima em O.
E)
a energia potencial do pêndulo é máxima em P.
Alternativa correta: A
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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.
P é o ponto mais baixo, onde a energia potencial é mínima.
A energia cinética é máxima nesse ponto, pela conservação da energia mecânica.
Alternativa A.
Q79
Mecânica — Hidrostática — Pressão e amplificação de força
No sistema auditivo humano, as ondas sonoras são captadas pela membrana timpânica, que as transmite para um sistema de alavancas formado por três ossos (martelo, bigorna e estribo). Esse sistema transporta as ondas até a membrana da janela oval, de onde são transferidas para o interior da cóclea. Para melhorar a eficiência desse processo, o sistema de alavancas aumenta a intensidade da força aplicada, o que, somado à diferença entre as áreas das janelas timpânica e oval, resulta em elevação do valor da pressão.
Considere que a força aplicada pelo estribo sobre a janela oval seja 1,5 vezes maior do que a aplicada pela membrana timpânica sobre o martelo e que as áreas da membrana timpânica e da janela oval sejam 42,0 mm2 e 3,0 mm2, respectivamente. Quando uma onda sonora exerce sobre a membrana timpânica uma pressão de valor PT, a correspondente pressão exercida sobre a janela oval vale
A)
42 PT
B)
14 PT
C)
63 PT
D)
21 PT
E)
7 PT
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.
Poval/PT = (Foval/FT)(AT/Aoval) = 1,5·42/3 = 21.
Portanto, Poval = 21PT.
Alternativa D.
Q80
Óptica — Lentes — Lente e espelho plano
No centro de uma placa de madeira, há um orifício no qual está encaixada uma lente delgada convergente de distância focal igual a 30 cm. Esta placa é colocada na vertical e um objeto luminoso é colocado frontalmente à lente, à distância de 40 cm. No lado oposto, um espelho plano, também vertical e paralelo à placa de madeira, é disposto de modo a refletir a imagem nítida do objeto sobre a placa de madeira. A figura ilustra a montagem.
Nessa situação, o espelho plano se encontra em relação à placa de madeira a uma distância de
A)
70 cm.
B)
10 cm.
C)
60 cm.
D)
30 cm.
E)
40 cm.
Alternativa correta: C
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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.
A lente formaria a imagem a p′ = fp/(p−f) = 30·40/(40−30) = 120 cm.
Para o espelho refletir essa convergência sobre a placa, ele deve ficar no ponto médio do caminho: a 60 cm da placa.
Alternativa C.
Q81
Eletricidade — Eletrostática — Quantidade de carga elétrica
A adição de cloreto de sódio na água provoca a dissociação dos íons do sal. Considerando a massa molar do cloreto de sódio igual a 58,5 g/mol, a constante de Avogadro igual a 6,0 × 1023 mol–1 e a carga elétrica elementar igual a 1,6 × 10–19 C, é correto afirmar que, quando se dissolverem totalmente 117 mg de cloreto de sódio em água, a quantidade de carga elétrica total dos íons positivos é de
A)
1,92 × 102 C.
B)
3,18 × 102 C.
C)
4,84 × 102 C.
D)
1,92 × 104 C.
E)
3,18 × 104 C.
Alternativa correta: A
Gabarito oficial VUNESP — UNESP 2017 · 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.
117 mg = 0,117 g corresponde a 0,117/58,5 = 0,002 mol de NaCl.
Há 0,002·6×10²³ = 1,2×10²¹ íons Na⁺.
A carga positiva total é Ne = 1,2×10²¹·1,6×10⁻¹⁹ = 192 C = 1,92×10² C.
Alternativa A.
Q82
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência de resistor ôhmico
Um resistor ôhmico foi ligado a uma fonte de tensão variável, como mostra a figura.
Suponha que a temperatura do resistor não se altere significativamente com a potência dissipada, de modo que sua resistência não varie. Ao se construir o gráfico da potência dissipada pelo resistor em função da diferença de potencial U aplicada a seus terminais, obteve-se a curva representada em:
A)
B)
C)
D)
E)
Alternativa correta: C
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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.
Com resistência constante, P = U²/R.
O gráfico é uma parábola crescente, com concavidade para cima e que passa pela origem, como em C.