Unicastelo 2014 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Camilo Castelo Branco · SP
Processo Seletivo de Medicina 2014 (03/11/2013) · Prova II — questões de Física com gabarito e resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Unicastelo · Processo Seletivo de Medicina 2014 · 03/11/2013 (tarde) · caderno UCCB1301 · Prova II (60 questões objetivas).
Foram transcritas as 20 questões de Física (Q41 a Q60), mantendo a numeração do caderno. Transcrição fiel do caderno, com redação, grafia e dados preservados; figuras foram reproduzidas do caderno. Gabarito publicado pela banca. Resoluções e análises TEF: Método TEF.
Q41
Mecânica — Cinemática — Velocidade média a partir do gráfico v × t
O gráfico representa como variou a velocidade escalar de um automóvel em função do tempo, durante os 60 s em que ele moveu-se de um ponto A para um ponto B de uma estrada retilínea.
Existe uma velocidade que, se fosse mantida constante, faria com que o automóvel percorresse a distância entre A e B nos mesmos 60 s. Essa velocidade, em m/s, é igual a
A)19.
B)21.
C)18.
D)20.
E)22.
Gabarito
D
Resolução comentada
O deslocamento é a área sob o gráfico, somando três trechos:
A velocidade constante que percorre essa distância em 60 s é a velocidade média:
$$v_m=\dfrac{1\,200}{60}=20\ \mathrm{m/s}$$
Q42
Mecânica — Dinâmica — Força de atrito na borracha sobre o toca-discos
Em uma visita a um museu, um garotinho se encanta com um aparelho que até então não conhecia: um toca-discos de vinil. Enquanto o disco girava no aparelho, o garoto colocou sobre ele sua borracha escolar e ficou observando-a girar junto com o disco, sem que escorregasse em relação a ele.
Sendo $m=0{,}02$ kg a massa da borracha, $r=0{,}12$ m o raio da trajetória circular que ela percorre e considerando a frequência de rotação do disco constante e igual a 30 rpm, é correto afirmar que o módulo da força de atrito, em newtons, entre a borracha e a superfície do disco é igual a
A)$0{,}0030\cdot\pi^{2}$.
B)$0{,}0036\cdot\pi^{2}$.
C)$0{,}0024\cdot\pi^{2}$.
D)$0{,}0042\cdot\pi^{2}$.
E)$0{,}0048\cdot\pi^{2}$.
Gabarito
C
Resolução comentada
A frequência é $f=30\ \mathrm{rpm}=0{,}5\ \mathrm{Hz}$, logo $\omega=2\pi f=\pi\ \mathrm{rad/s}$. A força de atrito é a resultante centrípeta:
Mecânica — Dinâmica — Exemplo de aplicação da Primeira Lei de Newton
Assinale a alternativa que contém um exemplo de aplicação da Primeira Lei de Newton.
A)Um livro apoiado sobre uma mesa horizontal é empurrado horizontalmente para a direita com uma força de mesma intensidade da força de atrito que atua sobre ele, mantendo-o em movimento retilíneo e uniforme.
B)Quando um tenista acerta uma bola com sua raquete, exerce nela uma força de mesma direção e intensidade da que a bola exerce na raquete, mas de sentido oposto.
C)Em uma colisão entre duas bolas de bilhar, a quantidade de movimento do sistema formado por elas imediatamente depois da colisão é igual à quantidade de movimento do sistema imediatamente antes da colisão.
D)Em um sistema de corpos onde forças não conservativas não realizam trabalho, só pode ocorrer transformação de energia potencial em cinética ou de energia cinética em potencial.
E)Se a força resultante que atua sobre um carrinho de supermercado enquanto ele se move tiver sua intensidade dobrada, a aceleração imposta a ele também terá sua intensidade dobrada.
Gabarito
A
Resolução comentada
A Primeira Lei de Newton (inércia) afirma que um corpo com força resultante nula permanece em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.
No livro, a força de empurrar e o atrito têm mesma intensidade e sentidos opostos, a resultante é nula e o movimento é uniforme. A alternativa (B) ilustra a Terceira Lei, a (C) a conservação da quantidade de movimento, a (D) a conservação da energia mecânica e a (E) a Segunda Lei.
Q44
Mecânica — Estática — Forças dos suportes sobre a prateleira com livros
Seis livros, com 2 kg cada um, estão em repouso sobre uma prateleira horizontal de massa desprezível, que se apoia sobre dois suportes A e B.
Adotando $g=10$ m/s$^2$ e considerando que a massa dos livros está uniformemente distribuída por seu volume, é correto afirmar que, na situação de equilíbrio, as intensidades das forças verticais, em newtons, que os suportes A e B exercem na prateleira são, respectivamente,
A)50 e 70.
B)42 e 78.
C)30 e 90.
D)40 e 80.
E)55 e 65.
Gabarito
C
Resolução comentada
O peso total é $P=6\cdot2\cdot10=120\ \mathrm{N}$, aplicado no centro da pilha, a $0{,}2\ \mathrm{m}$ de B e a $0{,}6\ \mathrm{m}$ de A. Momentos em relação a B:
Mecânica — Dinâmica — Massa do carrinho no plano inclinado
Em uma obra foi montado um plano inclinado para facilitar o transporte de materiais para o piso superior. Um carrinho de massa $M$, apoiado nesse plano, é ligado por um fio ideal a um motor. Para levar para o alto um saco de cimento de massa $m=50$ kg com velocidade constante, o carrinho precisa ser puxado com uma força de tração de módulo 1250 N, conforme a figura 1.
Desprezando o atrito entre o carrinho e a superfície inclinada e considerando que, após ser descarregado, o carrinho precisa ser puxado para cima com uma força constante de módulo 1000 N para que ele desça com velocidade constante, conforme a figura 2, é correto afirmar que a massa $M$ desse carrinho, em kg, é igual a
A)300.
B)500.
C)400.
D)200.
E)600.
Gabarito
D
Resolução comentada
Com velocidade constante a resultante ao longo do plano é nula; a tração equilibra a componente do peso, $T=(\text{massa})\,g\,\mathrm{sen}\,\theta$.
Mecânica — Gravitação — Forças gravitacionais sobre três planetas
Um sistema planetário é constituído por uma estrela central de massa $M$ e três planetas de massas $m$, $2m$ e $3m$. As distâncias médias entre cada um deles e a estrela central obedecem à proporção $R$, $2R$ e $3R$, conforme a figura.
Sendo $\vec F_1$, $\vec F_2$ e $\vec F_3$ as forças de atração gravitacional que a estrela exerce sobre os planetas de massas $m$, $2m$ e $3m$, respectivamente, é correto afirmar que
A)$\dfrac{F_1}{1}=\dfrac{F_2}{2}=\dfrac{F_3}{3}$
B)$F_1=2\cdot F_2=3\cdot F_3$
C)$\dfrac{F_1}{1}=\dfrac{F_2}{4}=\dfrac{F_3}{9}$
D)$F_1=4\cdot F_2=9\cdot F_3$
E)$F_1=F_2=F_3$
Gabarito
B
Resolução comentada
Pela lei da gravitação, $F=\dfrac{G\,M\,m_p}{d^{2}}$. Para cada planeta:
Mecânica — Quantidade de movimento — Explosão de uma bomba no ponto mais alto
Uma bomba é lançada obliquamente e percorre uma trajetória parabólica no ar. Exatamente no instante em que atinge o ponto mais alto de sua trajetória, quando tinha velocidade de módulo $V$, ela explode e divide-se em três pedaços de mesma massa.
Considerando o sistema isolado, uma figura que pode representar as partes da bomba imediatamente depois da explosão é a:
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito
A
Resolução comentada
No ponto mais alto a velocidade da bomba é horizontal, de módulo $V$. A quantidade de movimento antes da explosão vale $3m\,V$, horizontal, e se conserva. Seja $m$ a massa de cada pedaço.
$$Q_x=3mV\qquad Q_y=0$$
Na figura (A), as componentes verticais $+mV$ e $-mV$ se anulam e a horizontal vale $m\cdot3V=3mV$: a quantidade de movimento se conserva. Nas demais, a soma horizontal difere de $3mV$ (por exemplo, em (B) vale $-2mV$) ou a soma vertical não é nula.
Q48
Mecânica — Lançamentos — Aceleração da bola no ponto mais alto da trajetória
Leia o texto para responder às questões 48 e 49.
Em um jogo de futebol, a bola é lançada para um atacante e percorre a trajetória parabólica representada parcialmente na figura.
Quando a bola é cabeceada pelo atacante, ela está a 2 m de altura em relação ao solo. No movimento de translação da bola, sua rotação e a resistência do ar podem ser desprezadas.
O vetor que representa corretamente a aceleração da bola quando ela passa pelo ponto P está representado na alternativa
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito
A
Resolução comentada
Sem resistência do ar, a única força sobre a bola é o peso. A aceleração é a da gravidade: vertical, para baixo, em todos os pontos da trajetória, inclusive no ponto P, onde a velocidade é apenas horizontal.
Q49
Mecânica — Lançamentos — Velocidade da bola ao ser cabeceada
Adotando $g=10$ m/s$^2$ e sabendo que, ao passar pelo ponto P, a bola tem velocidade escalar de 1 m/s, é correto afirmar que, ao ser cabeceada pelo atacante, sua velocidade escalar, em m/s, é igual a
A)2.
B)5.
C)4.
D)3.
E)6.
Gabarito
E
Resolução comentada
Entre a altura de $2\ \mathrm{m}$ (cabeceio) e o ponto P, a $3{,}75\ \mathrm{m}$, a bola sobe $h=1{,}75\ \mathrm{m}$. Sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva:
Mecânica — Hidrostática — Empuxo sobre duas esferas ligadas por fio
Dois corpos esféricos, A e B, estão ligados por um fio ideal e totalmente imersos, em repouso, em água. Sabe-se que o volume da esfera A é o dobro do volume da esfera B, que $m_A=3$ kg e $m_B=6$ kg.
Adotando $g=10$ m/s$^2$ e considerando que, na situação de equilíbrio, o fio se mantém vertical, é correto afirmar que o módulo do empuxo, em newtons, aplicado pela água sobre a esfera A é igual a
A)30.
B)5.
C)60.
D)15.
E)45.
Gabarito
C
Resolução comentada
Para o sistema das duas esferas em equilíbrio, o empuxo total equilibra o peso total. Sendo $V$ o volume de B, o de A é $2V$, e o empuxo é proporcional ao volume deslocado:
Termologia — Calorimetria — Temperatura da água aquecida antes da mistura
Uma cozinheira aquece 800 mL de água para o preparo de um prato mas percebe que a temperatura ultrapassou o valor pretendido, de 45 ºC. Para obter água na temperatura desejada, ela acrescenta 400 mL de água à temperatura de 25 ºC à primeira porção e, depois de misturá-las, obtém água na temperatura pretendida. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/(g·ºC) e considerando que ocorreu troca de calor apenas entre as duas porções misturadas, é correto afirmar que a temperatura, em ºC, que a primeira porção de água atingiu foi
A)65.
B)75.
C)85.
D)55.
E)95.
Gabarito
D
Resolução comentada
Com densidade de $1\ \mathrm{g/mL}$, as massas são $800\ \mathrm{g}$ e $400\ \mathrm{g}$. A soma dos calores trocados é nula:
$$800\cdot1\cdot(45-T)+400\cdot1\cdot(45-25)=0$$
$$45-T=-10\ \Rightarrow\ T=55\ ^\circ\mathrm{C}$$
Q52
Termologia — Termodinâmica — Ciclo ABCDEA com três isotermas
Um gás ideal sofre a transformação cíclica ABCDEA representada no diagrama, no qual as três linhas tracejadas representam isotermas.
É correto afirmar que:
A)analisando a temperatura do gás durante toda a transformação, pode-se concluir que, em nenhum momento, ela repetiu o valor atingido no estado D.
B)nas cinco etapas que compõem o ciclo, o gás teve sua temperatura elevada em apenas uma e diminuída em duas delas.
C)houve trabalho realizado pelas forças de pressão do gás em quatro das cinco etapas desse ciclo e, em três delas, ele foi positivo.
D)começando a transformação gasosa no estado A, para que o gás retorne a esse estado, ele precisa receber energia em forma de calor em todas as etapas do ciclo.
E)em cada uma das transformações parciais AB, BC, CD, DE e EA sofridas pelo gás, pelo menos uma das três variáveis de estado (P, V e T) permaneceu constante.
Gabarito
B
Resolução comentada
Pelas isotermas, A e E têm a menor temperatura, D tem temperatura intermediária, e B e C têm a maior. Etapa a etapa:
A temperatura foi elevada em uma etapa (AB) e diminuída em duas (CD e DE), de modo que a alternativa (B) é a correta.
As demais falham: em (A), o trecho AB passa por uma temperatura igual à de D; em (C), o trabalho é positivo apenas em AB e BC (volume crescente), nulo em CD e negativo em DE e EA; em (D), o gás perde calor em CD e DE, em que a temperatura diminui sem trabalho positivo; em (E), na etapa AB variam a pressão, o volume e a temperatura.
Q53
Óptica — Espelhos — Imagens do carro em dois espelhos
Na fotografia, pode-se ver as imagens de um mesmo carro, circulado em vermelho, formadas por dois espelhos, 1 e 2.
Comparando as características dessas imagens e sabendo que o espelho 1 é esférico e o espelho 2 é plano, é correto afirmar que o espelho 1 é
A)convexo e a imagem conjugada por ele é virtual.
B)côncavo e a imagem conjugada por ele é real.
C)côncavo e a imagem conjugada por ele é virtual.
D)convexo e a imagem conjugada por ele é imprópria.
E)convexo e a imagem conjugada por ele é real.
Gabarito
A
Resolução comentada
O espelho plano conjuga imagem virtual, direita e do mesmo tamanho. A imagem no espelho 1 aparece menor que a do espelho 2, o que identifica um espelho esférico convexo.
O espelho convexo conjuga, de objeto real, imagem virtual, direita e menor. Imagem real só ocorre em espelho côncavo, e imagem imprópria exige objeto no foco.
Q54
Óptica — Refração — Refração do feixe de lanterna na água
Uma lanterna, quando acesa, emite um pincel cônico divergente de luz monocromática. Parada na beira de uma piscina, uma pessoa segura uma lanterna acesa e a aponta obliquamente para as águas límpidas e transparentes, de forma que a luz emitida sofra refração. A alternativa que representa corretamente as trajetórias dos raios de luz emitidos pela lanterna que se propagam pelo ar e, depois, pela água, é
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito
D
Resolução comentada
Ao passar do ar para a água, que tem índice de refração maior, a luz se aproxima da normal: o raio na água fica mais próximo da vertical do que o raio no ar. Como o feixe incidente é divergente, os raios refratados também divergem, cada um com seu ângulo de refração.
A figura (D) mostra o desvio em direção à normal com raios ainda divergentes. Nas demais, os raios refratados convergem ou se tornam paralelos, o que não ocorre numa refração em superfície plana de um feixe divergente, ou se afastam da normal, o que contraria a passagem para um meio de maior índice.
Q55
Ondulatória — Ondas — Frequência de onda em corda após aumento da oscilação
Uma corda elástica tem uma de suas extremidades presa em uma parede vertical e a outra é segura por uma pessoa. Com a corda em repouso na horizontal, a pessoa faz sua mão oscilar verticalmente gerando, inicialmente, ondas com uma frequência $f_1=3$ Hz. Num determinado instante, quando as primeiras ondas ainda se propagavam pela corda, ela aumenta a frequência de oscilação de sua mão, fazendo novas ondas se propagarem com uma frequência $f_2$.
Considerando as medidas indicadas na figura e sabendo que a velocidade de propagação das ondas nessa corda é constante, o valor de $f_2$, em hertz, é
A)5,5.
B)4,5.
C)4,0.
D)3,5.
E)5,0.
Gabarito
B
Resolução comentada
Na figura, $0{,}6\ \mathrm{m}$ correspondem a um comprimento de onda da região de $f_1$, e $0{,}8\ \mathrm{m}$ a dois comprimentos de onda da região de $f_2$:
Ondulatória — Ondas — Ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas
Quando falamos, emitimos ondas mecânicas que, ao se propagarem pelo ar, por um líquido ou por um sólido, podem sensibilizar o sistema auditivo de outra pessoa e ser ouvidas por ela. Se as vibrações forem captadas por um microfone, podem, por um processo eletromagnético, ser convertidas em ondas eletromagnéticas e transmitidas a antenas receptoras, permitindo, por exemplo, a comunicação a distância. As ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas
A)têm em comum o fato de ambas serem invisíveis para os seres humanos.
B)apresentam, no vácuo, a mesma velocidade de propagação, independentemente de sua frequência.
C)diferem pelo fato de as mecânicas serem todas longitudinais e as eletromagnéticas poderem ser longitudinais ou transversais.
D)têm suas frequências dependendo apenas da fonte emissora e não do meio por onde se propagam.
E)podem transportar energia ou matéria fluida, ou seja, líquida ou gasosa.
Gabarito
D
Resolução comentada
A frequência de uma onda é imposta pela fonte e se mantém ao mudar de meio; o que muda é a velocidade e, com ela, o comprimento de onda. Isso vale para ondas mecânicas e para eletromagnéticas.
As demais estão erradas: a luz visível é eletromagnética e é vista; só as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade no vácuo, e as mecânicas não se propagam nele; ondas mecânicas podem ser transversais, como em cordas; eletromagnéticas são sempre transversais; e ondas transportam energia, não matéria.
Q57
Eletricidade — Eletrostática — Força elétrica após transferência de carga
Duas esferas puntiformes estão eletrizadas positivamente com cargas de mesmo módulo e separadas por uma distância $d$, no vácuo. Nessas condições, repelem-se com uma força de intensidade $F$. Faz-se 20% da carga de uma delas passar para a outra. Se as esferas com as novas cargas permanecerem no vácuo e forem mantidas à mesma distância $d$ uma da outra, a nova força elétrica entre elas passará a ter intensidade
A)$0{,}80\cdot F$.
B)$F$.
C)$0{,}96\cdot F$.
D)$1{,}20\cdot F$.
E)$1{,}50\cdot F$.
Gabarito
C
Resolução comentada
Inicialmente $F=k\dfrac{q\cdot q}{d^{2}}=k\dfrac{q^{2}}{d^{2}}$. Depois da transferência, as cargas valem $0{,}8\,q$ e $1{,}2\,q$:
Eletricidade — Eletrodinâmica — Economia de energia no chuveiro elétrico
O chuveiro elétrico de uma residência pode funcionar no modo INVERNO ou no modo VERÃO. No primeiro caso dissipa 8000 W e no segundo, 6000 W.
Em pleno verão, alguém nota que a chave seletora está ajustada para a posição inverno. Para que os banhos sejam mais confortáveis e também para economizar energia elétrica, duas mudanças são propostas:
(I) reposicionar a chave seletora na posição verão;
(II) reduzir o tempo de banho da família em 20%.
Se as duas medidas forem adotadas simultaneamente, o consumo de energia elétrica, devido apenas aos banhos com esse chuveiro elétrico, será reduzido em
A)40%.
B)45%.
C)30%.
D)25%.
E)35%.
Gabarito
A
Resolução comentada
A energia é $E=P\,\Delta t$. Sendo $\Delta t$ o tempo de banho original, o consumo inicial é $8\,000\,\Delta t$. Com as duas medidas, a potência passa a $6\,000\ \mathrm{W}$ e o tempo a $0{,}8\,\Delta t$:
O consumo cai para 60% do inicial, uma redução de 40%.
Q59
Eletricidade — Eletrodinâmica — Voltímetro e potência em circuito com chave
O circuito da figura é formado por uma bateria, um voltímetro e uma chave interruptora ideais, dois resistores ôhmicos e fios de ligação de resistência desprezível. Inicialmente a chave está aberta.
A indicação do voltímetro, em volts, com a chave aberta e a potência dissipada pelo resistor de 8 Ω, em watts, quando a chave for fechada são, respectivamente, iguais a
A)6 e 0.
B)12 e 4.
C)0 e 0.
D)6 e 2.
E)12 e 2.
Gabarito
E
Resolução comentada
Com a chave aberta, o voltímetro ideal tem resistência muito grande e fica em série com os resistores, de modo que a corrente é praticamente nula. Não há queda de tensão nos resistores, e o voltímetro indica a tensão da bateria, $12\ \mathrm{V}$.
Com a chave fechada, a corrente passa pela chave e os dois resistores ficam em série com a bateria:
Eletricidade — Eletromagnetismo — Tempo de travessia entre placas com campos E e B
Duas placas planas e paralelas de comprimento $L$ cada uma, distantes $L$ uma da outra, estão eletrizadas com cargas de sinais opostos. Na região entre as placas atuam dois campos uniformes, um elétrico $\vec E$ e outro magnético $\vec B$, perpendiculares entre si e representados na figura.
Uma carga elétrica puntiforme positiva atravessa a região entre as placas com velocidade constante, segundo a linha tracejada paralela às placas, sem sofrer nenhum desvio. Sendo $U$ a diferença de potencial entre as placas eletrizadas, o tempo necessário para que a carga atravesse a região entre elas é igual a
A)$\dfrac{U\cdot L^{2}}{B}$
B)$B\cdot L\cdot U$
C)$B^{2}\cdot L\cdot U$
D)$\dfrac{B\cdot L}{U^{2}}$
E)$\dfrac{B\cdot L^{2}}{U}$
Gabarito
E
Resolução comentada
Sem desvio, a força elétrica e a magnética se equilibram: $q\,E=q\,v\,B$, logo $v=\dfrac{E}{B}$. Entre placas distantes $L$, o campo vale $E=\dfrac{U}{L}$:
$$v=\dfrac{U}{B\,L}$$
A carga percorre a distância $L$ com velocidade constante:
