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Unesp · Meio de Ano 2024 — 1ª Fase

Universidade Estadual Paulista

Vestibular Meio de Ano 2024 · Prova de Conhecimentos Gerais · questões de Física Q75 a Q82.

Q75
Cinemática — Velocidade Média e Leitura de Gráfico

O computador de bordo de um automóvel exibe, no painel, informações como velocidade média e consumo médio e instantâneo de combustível, auxiliando o motorista no monitoramento do automóvel ou no planejamento de uma viagem. Com os dados fornecidos pelo computador de bordo de um veículo, foi construído o gráfico que mostra como variou o desempenho médio desse veículo ($D$), em quilômetros rodados por litro de combustível consumido, em função do consumo de combustível ($C$), em litros, durante uma viagem de $90\text{ min}$.

Gráfico do desempenho D, em km/L, em função do consumo C, em litros, durante a viagem

De acordo com essas informações, a velocidade escalar média desse veículo nessa viagem foi de

A) $72\text{ km/h}$.
B) $68\text{ km/h}$.
C) $45\text{ km/h}$.
D) $90\text{ km/h}$.
E) $102\text{ km/h}$.

Resposta correta:

Alternativa B
Resolução

Em cada trecho, a distância percorrida é o produto entre o desempenho, em $\text{km/L}$, e a quantidade de combustível consumida naquele intervalo.

$0$ a $1{,}0\text{ L}$: $\Delta s_1=7\cdot1=7\text{ km}$.

$1{,}0$ a $7{,}4\text{ L}$: $\Delta s_2=12{,}5\cdot6{,}4=80\text{ km}$.

$7{,}4$ a $8{,}9\text{ L}$: $\Delta s_3=10\cdot1{,}5=15\text{ km}$.

Logo, $\Delta s=7+80+15=102\text{ km}$. Como $90\text{ min}=1{,}5\text{ h}$,

$v_m=\dfrac{102}{1{,}5}=68\text{ km/h}$.

Alternativa correta: B.

Q76
Quantidade de Movimento — Colisão Perfeitamente Inelástica

Duas esferas idênticas, A e B, feitas de massa de modelar, deslocam-se por uma superfície plana e horizontal em movimentos retilíneos e uniformes com velocidades $\vec v_A$ e $\vec v_B$, tais que $v_A=2v_B$, e colidem no ponto P. Imediatamente após a colisão, as esferas passam a se deslocar grudadas. A figura mostra uma visão superior das esferas, antes da colisão.

Duas esferas A e B aproximando-se do ponto P; a velocidade de A faz 60 graus com a horizontal e B move-se horizontalmente para a esquerda

Considerando $\operatorname{sen}60^\circ=0{,}87$, $\cos60^\circ=0{,}50$ e desprezando o atrito entre as esferas e a superfície horizontal, a representação do vetor velocidade das duas esferas unidas, no mesmo plano que contém as trajetórias iniciais, imediatamente após a colisão, é:

A)
B)
C)
D)
E)

Resposta correta:

Alternativa D
Resolução

Se $v_B=v$, então $v_A=2v$. Tomando o eixo horizontal positivo para a direita, o momento da esfera B é $\vec p_B=(-mv,0)$.

Para a esfera A, cuja velocidade faz $60^\circ$ com a horizontal:

$p_{Ax}=m(2v)\cos60^\circ=mv$

$p_{Ay}=m(2v)\operatorname{sen}60^\circ=1{,}74mv$.

Assim, as componentes horizontais se anulam: $p_{Ax}+p_{Bx}=mv-mv=0$. Resta apenas uma componente vertical para cima. Como as esferas permanecem grudadas, a velocidade final possui a mesma direção do momento total: vertical e para cima.

Alternativa correta: D.

Q77
Hidrostática — Empuxo e Flutuação

As figuras representam o mesmo navio cargueiro atracado em um porto, flutuando em equilíbrio, em duas situações: antes de ser carregado e depois de ter sido carregado com contêineres.

Mesmo navio cargueiro flutuando antes e depois de ser carregado com contêineres

Comparando essas duas situações, conclui-se que o empuxo aplicado pela água do mar no navio

A) é menos intenso quando o navio está carregado, porque, nesse caso, o volume emerso do navio é menor.
B) tem a mesma intensidade em ambas as situações, porque a densidade da água do mar é a mesma antes e depois de o navio ser carregado.
C) tem a mesma intensidade em ambas as situações, porque o empuxo não depende do volume submerso do navio.
D) é mais intenso quando o navio está carregado, porque, nesse caso, o volume submerso do navio é maior.
E) é mais intenso antes de o navio ser carregado, porque a densidade do navio nessa situação é maior do que sua densidade depois de ter sido carregado.

Resposta correta:

Alternativa D
Resolução

Nas duas situações o navio está em equilíbrio, portanto o empuxo possui a mesma intensidade do peso do conjunto.

Depois que os contêineres são acrescentados, o peso total aumenta. Para permanecer em equilíbrio, o empuxo também deve aumentar. Como $E=\rho gV_{sub}$ e a densidade da água do mar não se altera, esse aumento exige maior volume submerso.

Alternativa correta: D.

Q78
Termologia — Convecção Térmica

Em um voo, as aves se mantêm no ar pela ação de seus músculos peitorais, responsáveis pelo bater de suas asas. Para economizar energia em um voo ascendente, as aves mais pesadas, como o urubu-de-cabeça-preta, fazem o voo planado. Nesse tipo de voo, a ave se aproveita das correntes térmicas de ar ascendentes para subir, deixando suas asas, longas e bem largas, abertas e fazendo manobras para não sair da bolha de ar quente, de modo que, voando em círculos, ganha altitude.

Urubu aproveitando uma coluna ascendente de ar quente para ganhar altitude em voo planado

(www2.ibb.unesp.br. Adaptado.)

O fenômeno térmico que explica o voo planado feito pelo urubu-de-cabeça-preta é a

A) condução.
B) convecção.
C) irradiação.
D) refração.
E) reflexão.

Resposta correta:

Alternativa B
Resolução

O ar aquecido próximo ao solo se expande, fica menos denso e sobe. Esse movimento macroscópico de massas de fluido constitui uma corrente de convecção. As aves planadoras aproveitam justamente essas correntes ascendentes para ganhar altitude.

Alternativa correta: B.

Q79
Óptica Geométrica — Eclipses e Formação de Sombras

O eclipse solar é um fenômeno de alinhamento que ocorre quando a Lua se interpõe entre a Terra e o Sol, ocultando completa ou parcialmente a luz solar em uma estreita faixa da superfície terrestre, produzindo os eclipses total, parcial ou anular. A figura 1 mostra como um observador na Terra veria o Sol durante a ocorrência desses três tipos de eclipses solares.

Figura 1 com os aspectos observados nos eclipses solar total, parcial e anularFigura 2 com Sol, Lua e Terra e as regiões I, II e III de sombra e penumbra

(https://pt.wikipedia.org. Adaptado.)

Na figura 2, estão representadas, fora de escala, as ocorrências desses três tipos de eclipses sobre as regiões I, II e III na superfície da Terra.

Nas regiões I, II e III, indicadas na figura 2, são observados, respectivamente, os eclipses

A) parcial, anular e total.
B) total, anular e parcial.
C) anular, total e parcial.
D) anular, parcial e total.
E) parcial, total e anular.

Resposta correta:

Alternativa E
Resolução

Na região I o observador está na penumbra, recebendo apenas parte da luz solar: ocorre eclipse parcial.

Na região II a superfície terrestre intercepta a umbra da Lua: o disco solar fica totalmente oculto e ocorre eclipse total.

Na região III a umbra termina antes de alcançar a Terra e o observador fica na antumbra; a Lua não cobre todo o disco solar, restando um anel luminoso: eclipse anular.

Alternativa correta: E.

Q80
Ondulatória — Espectro Eletromagnético

A figura representa o espectro eletromagnético dividido de acordo com a frequência das ondas que o compõem.

Espectro eletromagnético organizado por frequência, com as faixas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama

(https://labcisco.blogspot.com. Adaptado.)

Determinada fração desse espectro, com comprimento de onda entre $200\text{ nm}$ e $280\text{ nm}$, é utilizada como germicida na desinfecção de reservatórios de água, do ar em hospitais, de instalações de processamento e armazenamento de alimentos e de superfícies em geral. Considerando $c=3\times10^8\text{ m/s}$ e sabendo que $1\text{ nm}=10^{-9}\text{ m}$, essas ondas eletromagnéticas utilizadas como germicida pertencem à faixa

A) do ultravioleta.
B) das micro-ondas.
C) do infravermelho.
D) dos raios X.
E) dos raios gama.

Resposta correta:

Alternativa A
Resolução

Usamos $f=\dfrac{c}{\lambda}$. Para $\lambda=200\text{ nm}=2{,}0\times10^{-7}\text{ m}$:

$f=\dfrac{3\times10^8}{2{,}0\times10^{-7}}=1{,}5\times10^{15}\text{ Hz}$.

Para $\lambda=280\text{ nm}=2{,}8\times10^{-7}\text{ m}$:

$f\approx1{,}07\times10^{15}\text{ Hz}$.

Essa faixa de frequências está na região do ultravioleta do espectro eletromagnético.

Alternativa correta: A.

Q81
Eletrodinâmica — Potência, Corrente e Associação em Paralelo

A figura representa um circuito alimentado por um gerador ideal de força eletromotriz $12\text{ V}$, constante, protegido por um fusível F que limita a corrente no circuito a $15\text{ A}$. Entre os pontos A e B desse circuito já está ligada uma lâmpada L de valores nominais ($12\text{ V}-24\text{ W}$) e, ligados a esses mesmos pontos, há vários pares de conectores C – C’, em que podem ser ligadas outras lâmpadas.

Circuito de 12 V protegido por fusível de 15 A, com uma lâmpada entre A e B e conectores C e C linha para outras lâmpadas em paralelo

Desprezando as resistências dos fios e dos conectores, o número máximo de lâmpadas iguais a L que ainda podem ser acrescentadas a esse circuito é

A) 6.
B) 5.
C) 7.
D) 4.
E) 8.

Resposta correta:

Alternativa A
Resolução

Cada lâmpada opera sob $12\text{ V}$ e possui potência $24\text{ W}$. Logo, sua corrente nominal é

$i=\dfrac{P}{U}=\dfrac{24}{12}=2\text{ A}$.

O fusível suporta no máximo $15\text{ A}$. Assim, podem funcionar simultaneamente no máximo $7$ lâmpadas, pois $7\cdot2=14\text{ A}$, enquanto $8\cdot2=16\text{ A}$ ultrapassaria o limite.

Como uma lâmpada já está ligada entre A e B, ainda podem ser acrescentadas $7-1=6$ lâmpadas.

Alternativa correta: A.

Q82
Eletromagnetismo e Eletrostática — Indução e Blindagem

Texto 1

O processo de carregamento sem fios permite recarregar a bateria de um celular sem utilizar cabos para conectá-lo ao carregador. Nesse processo, quando ligamos o carregador na tomada, uma corrente elétrica alternada passa por uma bobina em seu interior, gerando um campo eletromagnético oscilante que produz uma corrente elétrica em outra bobina dentro do próprio celular, deixado próximo ao carregador. Essa corrente alimenta a bateria.

Texto 2

Em um dia de tempestade com ocorrência de raios, é mais seguro aguardar a chuva passar dentro de um veículo do que sair dele. Nesse caso, se esse veículo for atingido por um raio, sua superfície metálica atuará impedindo que cargas elétricas passem para dentro dele, permanecendo em sua superfície externa ou escoando para o solo, protegendo as pessoas em seu interior.

Nos textos 1 e 2 estão descritos exemplos de dois fenômenos conhecidos, respectivamente, como

A) eletrização por indução e efeito Joule.
B) indução eletrostática e eletrização por contato.
C) indução eletromagnética e blindagem eletrostática.
D) deflexão magnética e poder das pontas.
E) gaiola de Faraday e eletricidade estática.

Resposta correta:

Alternativa C
Resolução

No texto 1, a corrente alternada na bobina do carregador produz um campo magnético variável. Essa variação do fluxo magnético através da bobina do celular induz uma força eletromotriz e, consequentemente, uma corrente: é indução eletromagnética.

No texto 2, as cargas elétricas permanecem na superfície externa da carcaça metálica, fazendo com que o campo elétrico no interior seja nulo ou muito reduzido. Esse fenômeno é a blindagem eletrostática.

Alternativa correta: C.

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