Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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Unifesp · 2005 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de São Paulo

Edição 2005 · Conhecimentos Gerais e Específicos — resolução comentada.

Q46
Física Geral — Grandezas e Unidades — Grandezas adimensionais

O coeficiente de atrito e o índice de refração são grandezas adimensionais, ou seja, são valores numéricos sem unidade. Isso acontece porque

A)

são definidos pela razão entre grandezas de mesma dimensão.

B)

não se atribuem unidades a constantes físicas.

C)

são definidos pela razão entre grandezas vetoriais.

D)

são definidos pelo produto de grandezas de mesma dimensão.

E)

são definidos pelo produto de grandezas vetoriais.

Alternativa correta: A
Resolução

O coeficiente de atrito é uma razão entre forças, $\mu=F_{at}/N$. O índice de refração é uma razão entre velocidades, $n=c/v$. Em ambos, as unidades se cancelam porque numerador e denominador têm a mesma dimensão.

Resposta: A

Q47
Mecânica — Cinemática — Velocidade nula com aceleração não nula

A velocidade em função do tempo de um ponto material em movimento retilíneo uniformemente variado, expressa em unidades do SI, é v = 50 – 10t. Pode-se afirmar que, no instante t = 5,0 s, esse ponto material tem

A)

velocidade e aceleração nulas.

B)

velocidade nula e daí em diante não se movimenta mais.

C)

velocidade nula e aceleração a = – 10 m/s2.

D)

velocidade nula e a sua aceleração muda de sentido.

E)

aceleração nula e a sua velocidade muda de sentido.

Alternativa correta: C
Resolução

Em $v=50-10t$, a aceleração constante é o coeficiente de t: $a=-10$ m/s². Em 5 s, $v=0$. Isso representa o instante de inversão do movimento, e não o desaparecimento da aceleração.

Resposta: C

Q48
Mecânica — Estática — Tombamento de uma prancha

A figura representa um cilindro de massa m, que rola para a direita sobre uma prancha homogênea e horizontal de massa 2m, assentada livremente em dois apoios verticais, sobre os quais não desliza.

Figura da questão 48 de Física — UNIFESP 2005 CG

Pode-se afirmar que a prancha começa a tombar quando o cilindro passa pelo ponto

A)

A.

B)

B.

C)

C.

D)

D.

E)

E.

Alternativa correta: B
Resolução

No início do tombamento, a normal do apoio esquerdo se anula. Tomando momentos em torno do apoio direito, o peso $2mg$ da prancha equilibra o momento do peso $mg$ do cilindro. O braço do cilindro deve ser o dobro do braço do centro da prancha, condição atingida em B.

Resposta: B

Q49
Mecânica — Dinâmica — Forças no movimento uniforme

A figura representa um caixote transportado por uma esteira horizontal. Ambos têm velocidade de módulo v, constante, suficientemente pequeno para que a resistência do ar sobre o caixote possa ser considerada desprezível.

Figura da questão 49 de Física — UNIFESP 2005 CG

Pode-se afirmar que sobre esse caixote, na situação da figura,

A)

atuam quatro forças: o seu peso, a reação normal da esteira, a força de atrito entre a esteira e o caixote e a força motora que a esteira exerce sobre o caixote.

B)

atuam três forças: o seu peso, a reação normal da esteira e a força de atrito entre o caixote e a esteira, no sentido oposto ao do movimento.

C)

atuam três forças: o seu peso, a reação normal da esteira e a força de atrito entre o caixote e a esteira, no sentido do movimento.

D)

atuam duas forças: o seu peso e a reação normal da esteira.

E)

não atua força nenhuma, pois ele tem movimento retilíneo uniforme.

Alternativa correta: D
Resolução

Com velocidade constante e sem resistência do ar, não é necessária força horizontal resultante. Na situação descrita, o atrito é nulo. Restam o peso e a normal da esteira, iguais em módulo e opostos na vertical.

Resposta: D

Q50
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e tração durante a imersão

A figura representa um cilindro flutuando na superfície da água, preso ao fundo do recipiente por um fio tenso e inextensível.

Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2005 CG

Acrescenta-se aos poucos mais água ao recipiente, de forma que o seu nível suba gradativamente. Sendo o empuxo exercido pela água sobre o cilindro, a tração exercida pelo fio sobre o cilindro, o peso do cilindro e admitindo-se que o fio não se rompe, pode-se afirmar que, até que o cilindro fique completamente imerso,

A)

o módulo de todas as forças que atuam sobre ele aumenta.

B)

só o módulo do empuxo aumenta, o módulo das demais forças permanece constante.

C)

os módulos do empuxo e da tração aumentam, mas a diferença entre eles permanece constante.

D)

os módulos do empuxo e da tração aumentam, mas a soma deles permanece constante.

E)

só o módulo do peso permanece constante; os módulos do empuxo e da tração diminuem.

Alternativa correta: C
Resolução

No equilíbrio, o empuxo para cima equilibra o peso e a tração para baixo: $E=P+T$. Ao aumentar o volume imerso, E cresce e T cresce na mesma proporção. A diferença $E-T=P$ permanece constante.

Resposta: C

Q51
Mecânica — Quantidade de Movimento — Impulso com inversão de velocidade

Uma esfera de massa 20 g atinge uma parede rígida com velocidade de 4,0 m/s e volta na mesma direção com velocidade de 3,0 m/s. O impulso da força exercida pela parede sobre a esfera, em N.s, é, em módulo, de

A)

0,020.

B)

0,040.

C)

0,10.

D)

0,14.

E)

0,70.

Alternativa correta: D
Resolução

Adotando a ida como positiva, $v_i=4$ m/s e $v_f=-3$ m/s. O impulso é $I=m(v_f-v_i)=0{,}020(-3-4)=-0{,}14$ N·s. Seu módulo é 0,14 N·s.

Resposta: D

Q52
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia cinética e referencial

Uma criança de massa 40 kg viaja no carro dos pais, sentada no banco de trás, presa pelo cinto de segurança. Num determinado momento, o carro atinge a velocidade de 72 km/h. Nesse instante, a energia cinética dessa criança é

A)

igual à energia cinética do conjunto carro mais passageiros.

B)

zero, pois fisicamente a criança não tem velocidade, logo, não tem energia cinética.

C)

8 000 J em relação ao carro e zero em relação à estrada.

D)

8 000 J em relação à estrada e zero em relação ao carro.

E)

8 000 J, independente do referencial considerado, pois a energia é um conceito absoluto.

Alternativa correta: D
Resolução

Em relação à estrada, $v=72/3{,}6=20$ m/s e $E_c=40\cdot20^2/2=8000$ J. Em relação ao carro, a criança está em repouso e sua energia cinética é zero.

Resposta: D

Q53
Termologia — Propagação de Calor — Troca de calor através do vácuo

Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja perfeito e que o termômetro esteja marcando a temperatura ambiente, 25oC. Depois de algum tempo, a temperatura ambiente se eleva a 30oC. Observa-se, então, que a marcação do termômetro

A)

eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico com o ambiente.

B)

mantém-se a 25oC, qualquer que seja a temperatura ambiente.

C)

tende a reduzir-se continuamente, independente da temperatura ambiente.

D)

vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico com o ambiente.

E)

tende a atingir o valor mínimo da escala do termômetro.

Alternativa correta: A
Resolução

O vácuo impede condução e convecção entre o bulbo e o termômetro, mas permite transferência por radiação. O termômetro recebe energia e tende ao equilíbrio térmico com o ambiente a 30 °C.

Resposta: A

Q54
Termologia — Termodinâmica — Expansão isobárica e compressão isotérmica

A figura ilustra duas transformações de um gás ideal contido num cilindro de paredes adiabáticas. Em I, através de uma base diatérmica (que permite a passagem do calor), o gás recebe calor e faz o êmbolo, também construído de material adiabático, subir livremente, aumentando seu volume de VO a V, atingindo a temperatura T. Nesse estado, a fonte quente é retirada e substituída por um reservatório térmico à mesma temperatura T do gás. Em seguida, na transformação II, colocam-se grãos de areia sobre o êmbolo, lentamente, para que o gás possa manter-se em equilíbrio térmico com o reservatório. Nessas condições, o êmbolo baixa até que o gás volte a ocupar o mesmo volume VO

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG

Considere desprezíveis as variações da pressão atmosférica. O diagrama p x V, que melhor representa essas duas transformações, é o da figura:

A)

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG

15

B)

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG
C)

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG
D)

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG
E)

Figura da questão 54 de Física — UNIFESP 2005 CG
Alternativa correta: A
Resolução

Em I, o êmbolo livre impõe pressão constante durante a expansão. Em II, a temperatura permanece T e $pV$ é constante durante a compressão, elevando a pressão. O gráfico correto tem um segmento horizontal para I e uma hipérbole para II.

Resposta: A

Q55
Óptica — Refração — Reflexão e reflexão total

Um raio de luz monocromática provém de um meio mais refringente e incide na superfície de separação com outro meio menos refringente. Sendo ambos os meios transparentes, pode-se afirmar que esse raio,

A)

dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre refração, mas pode não sofrer reflexão.

B)

dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre reflexão, mas pode não sofrer refração.

C)

qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer refração, nunca reflexão.

D)

qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer reflexão, nunca refração.

E)

qualquer que seja o ângulo de incidência, sempre sofre refração e reflexão.

Alternativa correta: B
Resolução

Na passagem de um meio mais refringente para outro menos refringente, pode existir refração para incidências abaixo do ângulo limite. Acima dele, há reflexão total e nenhum raio refratado. A reflexão permanece presente nas condições consideradas pela questão.

Resposta: B

Q56
Óptica — Lentes — Equação dos fabricantes de lentes

Tendo-se em vista que as lentes são, na prática, quase sempre usadas no ar, a equação dos fabricantes de lentes

costuma ser escrita na forma: \(C=(n-1)(1/R_1+1/R_2)\) . Nessas condições, pode-se afirmar que a convergência de uma lente plano-convexa de índice de refração n = 1,5 e cujo raio da face convexa é R = 20 cm é

A)

0,50 di.

B)

1,0 di.

C)

1,5 di.

D)

2,0 di.

E)

2,5 di.

Alternativa correta: E
Resolução

A face plana tem raio infinito, portanto sua contribuição é zero. Para a face convexa, $R=0{,}20$ m. Logo $C=(1{,}5-1)/0{,}20=2{,}5$ dioptrias.

Resposta: E

Q57
Eletricidade — Eletrostática — Eletrização e escoamento de cargas

Em uma atividade experimental de eletrostática, um estudante verificou que, ao eletrizar por atrito um canudo de refresco com um papel toalha, foi possível grudar o canudo em uma parede, mas o papel toalha não. Assinale a alternativa que pode explicar corretamente o que o estudante observou.

A)

Só o canudo se eletrizou, o papel toalha não se eletriza.

B)

Ambos se eletrizam, mas as cargas geradas no papel toalha escoam para o corpo do estudante.

C)

Ambos se eletrizam, mas as cargas geradas no canudo escoam para o corpo do estudante.

D)

O canudo e o papel toalha se eletrizam positivamente, e a parede tem carga negativa.

E)

O canudo e o papel toalha se eletrizam negativamente, e a parede tem carga negativa.

Alternativa correta: B
Resolução

O atrito transfere elétrons entre os materiais, eletrizando ambos com sinais opostos. O canudo conserva melhor sua carga por ser isolante. No papel, as cargas podem escoar para o corpo do estudante, enfraquecendo a atração pela parede.

Resposta: B

Q58
Eletricidade — Eletrodinâmica — Número de elétrons em uma corrente

Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 800 mA. Conhecida a carga elétrica elementar, e = 1,6 × 10–19C, o número de elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor, por segundo, é

A)

8,0 × 1019.

B)

5,0 × 1020.

C)

5,0 × 1018.

D)

1,6 × 1020.

E)

1,6 × 1022.

Alternativa correta: C
Resolução

A corrente é 0,800 A. Em um segundo, passa carga $Q=i\Delta t=0{,}800$ C. Portanto $N=Q/e=0{,}800/(1{,}6\times10^{-19})=5{,}0\times10^{18}$ elétrons.

Resposta: C

Q59
Eletricidade — Eletrodinâmica — Eficiência luminosa

De acordo com um fabricante, uma lâmpada fluorescente cujos valores nominais são 11 W/127 V equivale a uma lâmpada incandescente de valores nominais 40 W/127 V. Essa informação significa que

A)

ambas dissipam a mesma potência e produzem a mesma luminosidade.

B)

ambas dissipam a mesma potência, mas a luminosidade da lâmpada fluorescente é maior.

C)

ambas dissipam a mesma potência, mas a luminosidade da lâmpada incandescente é maior.

D)

a lâmpada incandescente produz a mesma luminosidade que a lâmpada fluorescente, dissipando menos potência.

E)

a lâmpada fluorescente produz a mesma luminosidade que a lâmpada incandescente, dissipando menos potência.

Alternativa correta: E
Resolução

A equivalência diz respeito à iluminação produzida. A fluorescente fornece iluminação semelhante consumindo 11 W, enquanto a incandescente consome 40 W. Assim, a fluorescente dissipa menos potência para esse mesmo resultado luminoso.

Resposta: E

Q60
Eletricidade — Indução Eletromagnética — Rotação de espira e fluxo magnético

A figura representa uma espira condutora quadrada, apoiada sobre o plano xz, inteiramente imersa num campo magnético uniforme, cujas linhas são paralelas ao eixo x.

Figura da questão 60 de Física — UNIFESP 2005 CG

Nessas condições, há dois lados da espira em que, se ela for girada tomando-os alternativamente como eixo, aparecerá uma corrente elétrica induzida. Esses lados são:

A)

AB ou DC.

B)

AB ou AD.

C)

AB ou BC.

D)

AD ou DC.

E)

AD ou BC.

Alternativa correta: E
Resolução

Inicialmente, o campo está no plano da espira e o fluxo é nulo. Girar em torno de lados paralelos a x mantém o campo no plano, sem variar o fluxo. Girar em torno de AD ou BC altera o ângulo entre a normal e o campo, produzindo corrente induzida.

Resposta: E

Q14
Mecânica — Cinemática — Trânsito de Vênus e tamanho angular

A foto, tirada da Terra, mostra uma seqüência de 12 instantâneos do trânsito de Vênus em frente ao Sol, ocorrido no dia 8 de junho de 2004. O intervalo entre esses instantâneos foi, aproximadamente, de 34 min.

Figura da questão 14 de Física — UNIFESP 2005 CE
a)

Qual a distância percorrida por Vênus, em sua órbita, durante todo o transcorrer desse fenômeno? Dados: velocidade orbital média de Vênus: 35 km/s; distância de Vênus à Terra durante o fenômeno: 4,2 × 1010 m; distância média do Sol à Terra: 1,5 × 1011 m.

Resposta 7,85 × 10⁵ km
b)

Sabe-se que o diâmetro do Sol é cerca de 110 vezes maior do que o diâmetro de Vênus. No entanto, em fotos como essa, que mostram a silhueta de Vênus diante do Sol, o diâmetro do Sol parece ser aproximadamente 30 vezes maior. Justifique, baseado em princípios e conceitos da óptica geométrica, o porquê dessa discrepância.

Resposta os tamanhos aparentes dependem também da distância.
Resolução

a) Doze instantâneos delimitam onze intervalos: $\Delta t=11\cdot34\cdot60=22440$ s. A distância é $s=35\cdot22440=785400$ km.

b) Para pequenos ângulos, o diâmetro aparente é proporcional a D/d. Assim a razão aparente é $110\cdot4{,}2\times10^{10}/1{,}5\times10^{11}=30{,}8$, aproximadamente 30. Vênus está mais próximo e parece relativamente maior.

Resposta: a) 7,85 × 10⁵ km; b) os tamanhos aparentes dependem também da distância.

Q15
Mecânica — Dinâmica — Ímã e atrito estático na geladeira

Uma bonequinha está presa, por um ímã a ela colado, à porta vertical de uma geladeira.

a)

Desenhe esquematicamente essa bonequinha no caderno de respostas, representando e nomeando as forças que atuam sobre ela.

Resposta peso, atrito, normal e força magnética
b)

Sendo m = 20 g a massa total da bonequinha com o ímã e µ = 0,50 o coeficiente de atrito estático entre o ímã e a porta da geladeira, qual deve ser o menor valor da força magnética entre o ímã e a geladeira para que a bonequinha não caia? Dado: g = 10 m/s2.

Resposta 0,40 N.
Resolução

a) O peso aponta para baixo, o atrito estático para cima, a força magnética para a porta e a normal para fora dela. No equilíbrio horizontal, N=Fmag.

b) A condição é $mg\leq\mu N$. Portanto $F_{mag,min}=0{,}020\cdot10/0{,}50=0{,}40$ N.

Resposta: a) peso, atrito, normal e força magnética; b) 0,40 N.

Q16
Mecânica — Trabalho e Energia — Potência e consumo de um corredor

Avalia-se que um atleta de 60 kg, numa prova de 10 000 m rasos, desenvolve uma potência média de 300 W.

a)

Qual o consumo médio de calorias desse atleta, sabendo que o tempo dessa prova é de cerca de 0,50 h? Dado: 1 cal = 4,2 J.

Resposta 1,29 × 10⁵ cal, ou 129 kcal
b)

Admita que a velocidade do atleta é constante. Qual a intensidade média da força exercida sobre o atleta durante a corrida?

Resposta 54 N de força propulsora média.
Resolução

a) Em 0,50 h, $E=P\Delta t=300\cdot1800=540000$ J. Isso equivale a $540000/4{,}2\approx128571$ cal.

b) A velocidade é $v=10000/1800\approx5{,}56$ m/s. Pela potência propulsora $P=Fv$, F=54 N. Essa força é compensada pelas forças resistentes; a força resultante é zero no movimento uniforme.

Resposta: a) 1,29 × 10⁵ cal, ou 129 kcal; b) 54 N de força propulsora média.

Q17
Ondulatória — Conceitos Básicos — Ondas estacionárias em fio tracionado

A figura representa uma configuração de ondas estacionárias produzida num laboratório didático com uma fonte oscilante.

Figura da questão 17 de Física — UNIFESP 2005 CE
a)

Sendo d = 12 cm a distância entre dois nós sucessivos, qual o comprimento de onda da onda que se propaga no fio?

Resposta 24 cm
b)

O conjunto P de cargas que traciona o fio tem massa m = 180 g. Sabe-se que a densidade linear do fio é µ = 5,0 × 10–4 kg/m. Determine a freqüência de oscilação da fonte. Dados: velocidade de propagação de uma onda numa corda: \(v=\sqrt{T/\mu}\); g = 10 m/s2.

Resposta 250 Hz.
Resolução

a) A distância entre nós consecutivos é λ/2. Logo λ=24 cm.

b) A tração é $T=mg=1{,}8$ N. A velocidade é $v=\sqrt{T/\mu}=\sqrt{1{,}8/(5\times10^{-4})}=60$ m/s. Portanto $f=v/\lambda=60/0{,}24=250$ Hz.

Resposta: a) 24 cm; b) 250 Hz.

Q18
Termologia — Calorimetria — Resfriamento de aço e fusão de gelo

Uma esfera de aço de massa m = 0,20 kg a 200ºC é colocada sobre um bloco de gelo a 0ºC, e ambos são encerrados em um recipiente termicamente isolado. Depois de algum tempo, verifica-se que parte do gelo se fundiu e o sistema atinge o equilíbrio térmico. Dados: coeficiente de dilatação linear do aço: α = 11 × 10–6 ºC–1; calor específico do aço: c = 450 J/(kg ºC); calor latente de fusão do gelo: L = 3,3 × 105 J/kg.

a)

Qual a redução percentual do volume da esfera em relação ao seu volume inicial?

Resposta aproximadamente 0,66%
b)

Supondo que todo calor perdido pela esfera tenha sido absorvido pelo gelo, qual a massa de água obtida?

Resposta aproximadamente 54,5 g.
Resolução

a) Como ainda há gelo no equilíbrio, a temperatura final é 0 °C. Para pequena dilatação, $\Delta V/V\approx3\alpha\Delta T=-0{,}0066$, redução de aproximadamente 0,66%.

b) O aço cede $Q=0{,}20\cdot450\cdot200=18000$ J. A massa fundida é $Q/L=18000/(3{,}3\times10^5)=0{,}0545$ kg.

Resposta: a) aproximadamente 0,66%; b) aproximadamente 54,5 g.

Q19
Eletricidade — Magnetismo — Bateria e campo de solenoide

A figura representa uma bateria, de força eletromotriz E e resistência interna r = 5,0 Ω, ligada a um solenóide de 200 espiras. Sabe-se que o amperímetro marca 200 mA e o voltímetro marca 8,0 V, ambos supostos ideais.

Figura da questão 19 de Física — UNIFESP 2005 CE
a)

Qual o valor da força eletromotriz da bateria?

Resposta 9,0 V
b)

Qual a intensidade do campo magnético gerado no ponto P, localizado no meio do interior vazio do solenóide? Dados: µ0 = 4π . 10–7 T . m/A; \(B=\mu_0(N/\ell)i\) (módulo do campo magnético no interior de um solenóide)

Resposta 8π × 10⁻⁵ T.
Resolução

a) A fem é a tensão nos terminais mais a queda interna: $E=U+ri=8+5\cdot0{,}20=9$ V.

b) Para o solenoide, $B=\mu_0(N/\ell)i=4\pi\times10^{-7}(200/0{,}20)\cdot0{,}20=8\pi\times10^{-5}$ T.

Resposta: a) 9,0 V; b) 8π × 10⁻⁵ T.

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