Provas Anteriores | UNINOVE 2016.1 | Prof. Ricardo Bastos

Q51

Mecânica — Cinemática — Movimento circular e rolamento

Observe o monociclo apresentado na figura.

(www.papagaiosempenas.com)

Se o raio externo da roda do monociclo, com o pneu, for $25\text{ cm}$ e adotando-se $\pi=3$, no momento em que o monociclista imprime à roda uma rotação de frequência $2\text{ Hz}$, sem deslizar, a velocidade do monociclo, em $\text{m/s}$, é

A)$4{,}0\text{ m/s}$.

B)$0{,}5\text{ m/s}$.

C)$1{,}5\text{ m/s}$.

D)$1{,}0\text{ m/s}$.

E)$3{,}0\text{ m/s}$.

Gabarito oficial

E

Resolução

Sem deslizamento, em cada volta a roda avança um comprimento de circunferência:

$$C=2\pi R=2\cdot3\cdot0{,}25=1{,}5\text{ m}$$

Com frequência $f=2\text{ Hz}$, são duas voltas por segundo:

$$v=Cf=1{,}5\cdot2=3{,}0\text{ m/s}$$

Q52

Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado e polia

Uma caixa de peso $P_C$ encontra-se apoiada em um plano inclinado de angulação $\alpha$. O atrito entre as superfícies de contato da caixa e do plano pode ser desprezado. A caixa está engatada a um cabo inextensível e de massa desprezível, que, após passar por uma polia ideal, é mantido na vertical, ao ser preso a um contrapeso de peso $P_P$ mais leve que a caixa. O contrapeso é puxado para baixo com velocidade constante, por meio de um motor engatado a ele.

Caixa sobre plano inclinado ligada por polia a contrapeso e motor

A expressão que determina a intensidade da força tratora do motor sobre o contrapeso é dada por

A)$(P_C-P_P)\cdot\sen\alpha$

B)$P_C\cdot\sen\alpha-P_P$

C)$P_C\cdot\cos\alpha-P_P$

D)$(P_C+P_P)\cdot\cos\alpha$

E)$P_C\cdot\sen\alpha+P_P$

Gabarito oficial

B

Resolução

Como o movimento ocorre com velocidade constante, a aceleração é nula.

Para a caixa no plano inclinado, a tração equilibra a componente do peso paralela ao plano:

$$T=P_C\sen\alpha$$

No contrapeso, que é puxado para baixo pelo motor, a tração atua para cima, enquanto $P_P$ e a força tratora $F$ atuam para baixo:

$$T=P_P+F$$

Logo,

$$F=T-P_P=P_C\sen\alpha-P_P$$

Q53

Mecânica — Quantidade de movimento — Explosão

Um projétil é lançado do solo, verticalmente para cima, com velocidade inicial de $30\text{ m/s}$. Após ter subido $25\text{ m}$, uma carga explosiva o separa em dois pedaços, ambos de massas idênticas. Imediatamente após a explosão, um dos pedaços perde seu movimento ascendente, ficando com velocidade nula, enquanto o segundo pedaço tem movimento verticalmente para cima.

Projétil lançado verticalmente e explosão após subir 25 m

Considerando desprezível a resistência do ar e a aceleração da gravidade local igual a $10\text{ m/s}^2$, a velocidade final, em $\text{m/s}$, do segundo pedaço, imediatamente após a explosão, é

A)$30\text{ m/s}$.

B)$50\text{ m/s}$.

C)$40\text{ m/s}$.

D)$10\text{ m/s}$.

E)$20\text{ m/s}$.

Gabarito oficial

C

Resolução

Primeiro, determinamos a velocidade do projétil imediatamente antes da explosão:

$$v^2=v_0^2-2g\Delta h=30^2-2\cdot10\cdot25=400$$

Portanto, $v=20\text{ m/s}$.

Se a massa total antes da explosão é $2m$, a quantidade de movimento imediatamente antes vale

$$p_i=2m\cdot20=40m$$

Durante o intervalo muito curto da explosão, conserva-se a quantidade de movimento. Um pedaço de massa $m$ fica com velocidade nula, então

$$40m=m\cdot0+m\cdot v_2\Rightarrow v_2=40\text{ m/s}$$

Q54

Mecânica — Energia — Conservação da energia mecânica

Um corpo de massa $0{,}2\text{ kg}$ atinge o fim de um plano horizontal com velocidade $\vec v_0$, de intensidade $6\text{ m/s}$ e na direção paralela ao plano. A partir desse ponto, inicia uma queda que o leva a outro plano horizontal, $5\text{ m}$ abaixo do primeiro.

Corpo lançado horizontalmente de uma altura de 5 m

Considerando que a aceleração da gravidade é $10\text{ m/s}^2$ e que a resistência ao ar é desprezível, a energia mecânica que o corpo terá quando atingir o plano inferior será, em $\text{J}$, igual a

A)$13{,}6\text{ J}$.

B)$10{,}0\text{ J}$.

C)$11{,}2\text{ J}$.

D)$3{,}6\text{ J}$.

E)$1{,}8\text{ J}$.

Gabarito oficial

A

Resolução

Sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva. Tomando o plano inferior como nível de referência:

$$E_M=\frac{mv_0^2}{2}+mgh$$

$$E_M=\frac{0{,}2\cdot6^2}{2}+0{,}2\cdot10\cdot5=3{,}6+10=13{,}6\text{ J}$$

Essa é também a energia mecânica imediatamente antes de atingir o plano inferior.

Q55

Termologia — Calorimetria — Calor sensível

O calor específico do alumínio é igual a $0{,}2\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)}$, enquanto o calor específico do ferro é igual a $0{,}1\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)}$. Desprezando-se qualquer perda de energia, aquece-se de $20\ ^\circ\text{C}$ a $100\ ^\circ\text{C}$ um ferro de passar roupas atual (elétrico, de alumínio e de massa igual a $250\text{ g}$) e um ferro de passar roupas antigo (a carvão, de ferro e de massa igual a $1500\text{ g}$).

A quantidade de energia utilizada para o aquecimento do ferro de passar roupas antigo em relação ao ferro de passar roupas atual é

A)cinco vezes maior.

B)quatro vezes maior.

C)uma vez maior.

D)três vezes maior.

E)duas vezes maior.

Gabarito oficial

D

Resolução

Como os dois ferros sofrem a mesma variação de temperatura, basta comparar $mc$:

$$\frac{Q_{antigo}}{Q_{atual}}=\frac{1500\cdot0{,}1}{250\cdot0{,}2}=\frac{150}{50}=3$$

Logo, o ferro antigo requer três vezes mais energia.

Q56

Termologia — Termodinâmica — Trabalho em transformação isobárica

Ao sofrer uma expansão isobárica, uma amostra de gás ideal realiza trabalho sobre um projétil de $0{,}05\text{ kg}$ que, partindo do repouso, é lançado verticalmente para cima atingindo uma altura máxima de $40\text{ m}$. Considerando que o volume da amostra era de $0{,}0003\text{ m}^3$ no início da expansão e de $0{,}0008\text{ m}^3$ no fim, dada a aceleração da gravidade de $10\text{ m/s}^2$ e desprezando perdas de energia, a pressão do gás durante a expansão, em $\text{Pa}$, era igual a

A)$2000\text{ Pa}$.

B)$6000\text{ Pa}$.

C)$8000\text{ Pa}$.

D)$4000\text{ Pa}$.

E)$5000\text{ Pa}$.

Gabarito oficial

D

Resolução

Auditoria do enunciado. Com os valores impressos na prova, o trabalho do gás deve fornecer a energia potencial gravitacional máxima do projétil:

$$W=mgh=0{,}05\cdot10\cdot40=20\text{ J}$$

Em uma expansão isobárica, $W=P\Delta V$, com

$$\Delta V=0{,}0008-0{,}0003=5\times10^{-4}\text{ m}^3$$

Portanto,

$$P=\frac{20}{5\times10^{-4}}=4\times10^4\text{ Pa}$$

Esse valor não aparece nas alternativas. O gabarito oficial da versão correspondente marca a alternativa D, $4000\text{ Pa}$. Assim, há uma incompatibilidade numérica no material original; para resultar em $4000\text{ Pa}$, por exemplo, a altura teria de ser $4{,}0\text{ m}$, e não $40\text{ m}$.

Q57

Óptica — Espelhos planos — Associação de espelhos

Duas paredes adjacentes e ortogonais de um elevador são totalmente revestidas por espelhos planos $E_1$ e $E_2$. Ao adentrar o elevador, um passageiro P se posiciona equidistante às duas paredes.

Duas paredes ortogonais revestidas por espelhos E1 e E2, com passageiro P

Levando-se em conta que a imagem de um espelho se torna objeto para o outro espelho e vice-versa, o número máximo de imagens, de si próprio, que o passageiro é capaz de visualizar quando olha para o conjunto de espelhos é igual a

A)$1$.

B)$2$.

C)$3$.

D)$6$.

E)$4$.

Gabarito oficial

C

Resolução

Os espelhos formam entre si um ângulo de $90^\circ$. Como $360^\circ/90^\circ=4$ é inteiro, o número de imagens é

$$N=\frac{360^\circ}{90^\circ}-1=4-1=3$$

Q58

Óptica — Refração — Trajetória em prisma de faces paralelas

Movendo-se pelo ar e no mesmo plano que contém a base de um prisma cúbico, um raio de luz atinge um dos lados dessa base, sob um ângulo de incidência de $0^\circ$. O prisma é feito de material transparente e com índice de refração maior que o índice de refração do ar. Na figura está traçada a direção da reta normal, no ponto de incidência.

Raio incidindo perpendicularmente sobre uma face de um prisma cúbico

Assinale a alternativa que representa, acertadamente, o caminho do raio de luz ao atravessar a base do prisma.

A)

Trajetória A: raio segue reto pelo prisma e emerge sem desvio

B)

Trajetória B: raio desvia para cima no interior e novamente ao sair

C)

Trajetória C: raio desvia para baixo no interior e novamente ao sair

D)

Trajetória D: raio desvia para cima e depois para baixo

E)

Trajetória E: raio desvia para baixo e depois para cima

Gabarito oficial

A

Resolução

Na primeira face, o raio chega com incidência normal: $i=0^\circ$. Pela lei de Snell, também $r=0^\circ$, portanto não há desvio.

Como a face oposta é paralela à primeira, o raio também a atinge perpendicularmente e novamente não sofre desvio.

Logo, ele atravessa o prisma em linha reta, como mostrado na alternativa A.

Q59

Eletricidade — Potência e energia — Armazenamento em bateria

A lâmpada de $40\text{ W}$ de uma luminária de emergência acende-se automaticamente quando ocorre uma interrupção do fornecimento de energia elétrica. Quando suas baterias estão completamente carregadas, a luminária tem autonomia de $5\text{ horas}$. Enquanto a lâmpada está acesa, o circuito eletrônico ao qual ela está ligada dissipa $4000\text{ J}$ por hora.

De acordo com as informações, a energia elétrica armazenada nas baterias, quando estão com carga máxima, é, em $\text{kJ}$, igual a

A)$620\text{ kJ}$.

B)$160\text{ kJ}$.

C)$440\text{ kJ}$.

D)$580\text{ kJ}$.

E)$740\text{ kJ}$.

Gabarito oficial

E

Resolução

A lâmpada consome, em uma hora:

$$E_L=P\Delta t=40\cdot3600=144000\text{ J}=144\text{ kJ}$$

O circuito eletrônico dissipa ainda $4000\text{ J}=4\text{ kJ}$ por hora. Assim, o consumo total por hora é $148\text{ kJ}$.

Para $5\text{ h}$ de autonomia:

$$E=148\cdot5=740\text{ kJ}$$

Q60

Eletricidade — Geradores — Resistência interna

Uma rotina de testes permitiu determinar que um gerador, quando aberto, apresenta uma diferença de potencial elétrico de $200\text{ V}$ e, quando em curto, apresenta uma corrente elétrica de intensidade igual a $25\text{ A}$. Dessas informações, é correto afirmar que o valor da resistência interna desse gerador é

A)$5\Omega$.

B)$8\Omega$.

C)$2\Omega$.

D)$4\Omega$.

E)$6\Omega$.

Gabarito oficial

B

Resolução

Com o circuito aberto, não há corrente e a tensão nos terminais é a força eletromotriz: $\varepsilon=200\text{ V}$.

Em curto-circuito, a resistência externa é nula e a corrente fica limitada apenas pela resistência interna:

$$I_{cc}=\frac{\varepsilon}{r}$$

Logo,

$$r=\frac{200}{25}=8\Omega$$

UNINOVE 2016.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova