USCS 2014.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade Municipal de São Caetano do Sul · Medicina
Vestibular de Medicina USCS 2014.1 · Prova de Conhecimentos Gerais — questões de Física Q47 a Q53 com gabarito e resolução comentada Método TEF.
Q47
Óptica e Ondulatória — Ondas — Velocidade das ondas eletromagnéticas
Imagine um contato radiofônico entre um terráqueo na superfície da Terra com um marciano na superfície de Marte. Considerando a velocidade das ondas de rádio igual à da luz (300 000 km/s) e a distância entre a Terra e Marte como sendo igual a 56 milhões de quilômetros, o menor intervalo de tempo para que um terráqueo receba a resposta de uma saudação enviada ao marciano, em minutos, é aproximadamente
A)5.
B)6.
C)8.
D)9.
E)7.
Gabarito oficial
B
Resolução
Para receber a resposta, o sinal faz o percurso de ida e volta: a distância total é $2d=2\cdot 56\times10^{6}\ \text{km}=1{,}12\times10^{8}\ \text{km}$.
A velocidade das ondas de rádio é $c=3\times10^{5}\ \text{km/s}$:
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático em sistema de blocos
Um bloco A de 5 kg está apoiado sobre um bloco B de 10 kg que, por sua vez, está em cima de uma plataforma plana, horizontal e sem atrito. Uma corda conecta o bloco B a um bloco suspenso C de 5 kg, passando por uma polia existente entre eles, conforme mostra a figura.
Considerando a corda e a polia ideais e a aceleração da gravidade local $g=10\ \text{m/s}^2$, a intensidade da força de atrito entre os blocos A e B, em newtons, para que não ocorra deslizamento entre eles é
A)14,5.
B)8,5.
C)10,0.
D)12,5.
E)16,0.
Gabarito oficial
D
Resolução
Como não há deslizamento entre A e B, os três blocos formam um sistema com a mesma aceleração. A força que o provoca é o peso de C:
Sobre o bloco A, a única força horizontal é o atrito exercido por B, que lhe dá essa aceleração:
$$f_{at}=m_A\,a=5\cdot 2{,}5=12{,}5\ \text{N}.$$
Q49
Mecânica — Trabalho e energia — Energia dissipada pelo atrito
Um bloco de massa 100 kg, inicialmente em repouso no alto de um plano inclinado de 20 metros de altura, desliza sobre a superfície deste plano por causa da gravidade, cuja aceleração tem intensidade $g=10\ \text{m/s}^2$. Se, após certo intervalo de tempo, o bloco atinge o ponto mais baixo do plano inclinado com velocidade 10 m/s, a energia dissipada pelo atrito existente entre as áreas de contato tem valor, em quilojoules, igual a
A)15.
B)20.
C)25.
D)10.
E)5.
Gabarito oficial
A
Resolução
No alto, o bloco tem energia potencial $E_p=m\,g\,h=100\cdot 10\cdot 20=20\,000\ \text{J}$ e energia cinética nula. No ponto mais baixo, só tem energia cinética:
Mecânica — Hidrostática — Flutuação e volume deslocado
Um navio de 90 toneladas flutua sobre as águas de um imenso reservatório. Sendo a densidade da água igual a $10^{3}\ \text{kg/m}^3$, o volume de água deslocado pelo navio, em quilolitros, é
A)50.
B)80.
C)70.
D)60.
E)90.
Gabarito oficial
E
Resolução
O navio flutua, então o empuxo equilibra o peso: $\rho\,g\,V=m\,g$. Com $m=90\ \text{t}=9{,}0\times10^{4}\ \text{kg}$:
Como $1\ \text{m}^3=1\,000\ \text{L}=1\ \text{kL}$, o volume deslocado é de $90\ \text{kL}$.
Q51
Termologia — Dilatação térmica — Encaixe de anel e disco
Um anel de cobre deve ser encaixado sem folga em um disco de alumínio, conforme mostra a figura.
Antes do encaixe e à temperatura ambiente, o furo do anel possui um raio ligeiramente menor do que o raio do disco. Sendo o coeficiente de dilatação térmica linear do alumínio maior que o do cobre, para se atingir o objetivo do encaixe, no menor intervalo de variação de temperatura, deve-se
A)resfriar apenas o anel de cobre.
B)aquecer apenas o disco de alumínio.
C)resfriar apenas o disco de alumínio.
D)aquecer apenas o anel de cobre.
E)aquecer ambos.
Gabarito oficial
C
Resolução
O furo do anel é menor que o disco. Para encaixar, é preciso ou aumentar o furo, aquecendo o anel, ou diminuir o disco, resfriando-o. Aquecer o disco ou resfriar o anel pioraria a situação.
Resta comparar as duas opções. A variação do raio é $\Delta R=R_0\,\alpha\,\Delta\theta$, e o raio inicial é aproximadamente o mesmo nos dois, então a mesma variação de raio exige $|\Delta\theta|$ menor no material de maior coeficiente $\alpha$. Como $\alpha_{\text{Al}}\gt\alpha_{\text{Cu}}$, é mais eficiente variar a temperatura do alumínio: resfriar apenas o disco.
Q52
Óptica e Ondulatória — Ondas — Intensidade sonora
Considere uma fonte sonora emitindo ondas esféricas a sua volta, com potência constante durante sua propagação. Sendo a intensidade sonora $I$ definida como a razão entre a potência e a área superficial da onda esférica, $I=\dfrac{P}{A}$, pode-se afirmar corretamente que, à medida em que se distancia da fonte, o som se torna
A)mais fraco e mais agudo.
B)mais fraco e com frequência constante.
C)mais baixo e mais grave.
D)mais alto e mais grave.
E)mais fraco e mais grave.
Gabarito oficial
B
Resolução
A frente de onda esférica de raio $r$ tem área $A=4\pi r^2$, que cresce com a distância. Com potência constante,
$$I=\frac{P}{4\pi r^2}$$
diminui à medida que o ouvinte se afasta: o som fica mais fraco.
A frequência, que determina se o som é grave ou agudo, depende da fonte e não muda com a distância.
Q53
Eletricidade — Potência e energia elétrica — Consumo em circuito residencial
A um circuito elétrico residencial, submetido a uma diferença de potencial igual a 100 V, foram associados em paralelo uma lâmpada de resistência igual a 100 Ω, uma torneira elétrica de 50 Ω e um chuveiro elétrico de 10 Ω. Em um certo dia, observou-se que a lâmpada permaneceu acesa por 5 horas, que a torneira elétrica foi acionada durante 30 minutos e que o chuveiro elétrico foi utilizado por 45 minutos. Considerando que cada quilowatt-hora custa 20 centavos, a despesa neste dia, em centavos, devido ao consumo de energia elétrica por esses aparelhos foi
A)15.
B)18.
C)32.
D)27.
E)12.
Gabarito oficial
D
Resolução
Em paralelo, cada aparelho fica sob $V=100\ \text{V}$, e a potência é $P=\dfrac{V^2}{R}$:
lâmpada: $P=\dfrac{100^2}{100}=100\ \text{W}=0{,}1\ \text{kW}$, durante $5\ \text{h}$: $E=0{,}5\ \text{kWh}$;
torneira: $P=\dfrac{100^2}{50}=200\ \text{W}=0{,}2\ \text{kW}$, durante $0{,}5\ \text{h}$: $E=0{,}1\ \text{kWh}$;
chuveiro: $P=\dfrac{100^2}{10}=1\,000\ \text{W}=1{,}0\ \text{kW}$, durante $0{,}75\ \text{h}$: $E=0{,}75\ \text{kWh}$.
A energia total é $0{,}5+0{,}1+0{,}75=1{,}35\ \text{kWh}$, e o custo é
