Questões de Física do Processo Seletivo Católica do Tocantins 2014.2, com resolução comentada.
Q11
Física · Católica do Tocantins 2014.2
Na utilização de um chuveiro elétrico pode-se ter transformação de energia elétrica em térmica. Considere um chuveiro elétrico, no qual o sistema de aquecimento consiste em uma resistência variável conectada a uma fonte de tensão constante.
Considerando que o fluxo de água no chuveiro permaneça constante e que o chuveiro esteja funcionando corretamente em uma temperatura média, marque a alternativa correta.
A)Para aumentar a temperatura da água que sai do chuveiro devemos diminuir o valor de sua resistência elétrica.
B)Para aumentar a potência elétrica do chuveiro devemos diminuir a corrente elétrica que passa por ele.
C)Para aumentar a corrente elétrica que passa pelo chuveiro devemos aumentar o valor de sua resistência elétrica.
D)Para um valor fixo da resistência elétrica do chuveiro, se aumentássemos o fluxo de água, diminuiria o consumo de energia elétrica neste chuveiro.
E)A potência elétrica do chuveiro é indicada pelo fabricante e não depende do valor da corrente elétrica que passa por ele.
Resposta pela resolução
A
O arquivo enviado contém o caderno de provas, mas não o gabarito oficial. A alternativa foi obtida pela resolução.
Resolução
Como a tensão é constante, a potência dissipada pela resistência é
$$P=\frac{U^2}{R}$$
Assim, diminuindo a resistência elétrica, a potência aumenta. Mantido o fluxo de água, isso eleva a quantidade de energia térmica transferida por unidade de tempo e aumenta a temperatura de saída da água.
Logo, alternativa A.
Q12
Física · Católica do Tocantins 2014.2
A Física no esporte. Podemos usar os conceitos da Física para melhorar o desempenho de atletas ou praticantes de atividades esportivas.
Considere um atleta chutando uma bola inicialmente em repouso num campo horizontalmente plano. Se a velocidade da bola imediatamente após o chute for de 20 m/s numa inclinação de 30° com o solo plano, a bola sobe, atinge uma altura máxima em relação a sua posição inicial e, em seguida, cai num determinado ponto do campo.
Desprezando a resistência do ar e efeitos de rotação da bola e considerando $g=10\text{ m/s}^2$, $\sen30°=0{,}5$ e $\cos30°=0{,}87$, marque a alternativa correta.
A)Quando a bola atingir a altura máxima sua velocidade será nula.
B)Quando a bola atingir a altura máxima sua velocidade terá um valor de 20 m/s.
C)O tempo gasto para a bola atingir a altura máxima será de 2 s.
D)A altura máxima atingida pela bola será de 5 m.
E)Após o chute, a distância horizontal percorrida pela bola até atingir o campo pela primeira vez será de 40 m.
Resposta pela resolução
D
O arquivo enviado contém o caderno de provas, mas não o gabarito oficial. A alternativa foi obtida pela resolução.
Resolução
A componente vertical inicial é
$v_{0y}=20\cdot0{,}5=10\text{ m/s}$.
Na altura máxima, $v_y=0$. Pela equação de Torricelli:
$0=10^2-2\cdot10\cdot h$.
$h=5\text{ m}$.
A componente horizontal permanece diferente de zero, portanto a velocidade total não se anula no ponto mais alto.
Logo, alternativa D.
Q13
Física · Católica do Tocantins 2014.2
Na natureza, estamos constantemente nos deparando com interações envolvendo forças de contato ou forças de campo. No caso das forças de campo a interação não ocorre diretamente entre os corpos, mas sim por meio de campos, como no caso do campo elétrico e magnético.
Tendo como base os conceitos envolvidos no estudo desses campos marque a alternativa correta.
A)As bússolas geralmente são usadas como instrumento de orientação. Uma bússola se orienta apenas por meio do campo magnético da Terra e sua indicação não se altera se colocarmos outros ímãs próximos dela.
B)Considere que o campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme tem um valor de 300 N/C a uma distância de 2 cm desta carga. Se a distância for de 4 cm o valor do campo elétrico será de 150 N/C.
C)Considere uma carga elétrica positiva movendo-se numa região onde existe um campo magnético uniforme. A força magnética gerada por esse campo magnético sobre a carga elétrica tem a mesma direção e sentido desse campo magnético.
D)A força elétrica entre duas cargas puntiformes tem um valor de $5\times10^{-4}\text{ N}$. Se dobrarmos o valor de uma das cargas e também a distância entre elas, a nova força elétrica entre as duas cargas será de $2{,}5\times10^{-4}\text{ N}$.
E)Uma carga elétrica negativa colocada numa região onde existe um campo elétrico uniforme sofre uma força elétrica, devido a esse campo, na mesma direção e sentido desse campo elétrico.
Resposta pela resolução
D
O arquivo enviado contém o caderno de provas, mas não o gabarito oficial. A alternativa foi obtida pela resolução.
Resolução
Pela lei de Coulomb,
$$F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}$$
Se uma das cargas dobra e a distância também dobra:
As dimensões de um corpo podem estar relacionadas à sua temperatura. Em vários casos a variação de temperatura tem que ser levada em conta, pois uma dilatação pode danificar uma estrutura.
Em relação à dilatação térmica, a alternativa correta é:
A)Quando se aumenta a temperatura de um corpo há alteração no seu volume e em sua massa.
B)Se houver variação na temperatura de um recipiente que está completamente cheio de um determinado líquido e parte desse líquido transbordar, o volume do líquido que transbordou é igual à dilatação volumétrica desse líquido. Considere que o recipiente e o líquido estejam sempre com temperaturas iguais.
C)Considere uma barra de cobre de 9 m de comprimento e com um diâmetro de 5 cm a uma temperatura de 20°C. Se a temperatura da barra for alterada para 100°C o comprimento da barra sofre um aumento menor que 1,5 cm. Considere o coeficiente de dilatação linear do cobre igual a $1{,}7\times10^{-5}\,°\text{C}^{-1}$.
D)Para o caso da barra de cobre do item C, quando alteramos a sua temperatura de 20°C para 80°C, o diâmetro da barra sofre um aumento maior que $7{,}5\times10^{-3}$ cm.
E)Considere uma placa retangular de cobre com um furo circular no centro desta placa. Quando aumentamos a temperatura da placa o diâmetro do furo diminui de valor devido à dilatação térmica.
Resposta pela resolução
C
O arquivo enviado contém o caderno de provas, mas não o gabarito oficial. A alternativa foi obtida pela resolução.
Resolução
Para a barra de cobre:
$$\Delta L=L_0\alpha\Delta T$$
$\Delta L=9\cdot1{,}7\times10^{-5}\cdot(100-20)$.
$\Delta L=0{,}01224\text{ m}=1{,}224\text{ cm}$.
Como $1{,}224\text{ cm}\lt 1{,}5\text{ cm}$, a proposição C está correta.
Logo, alternativa C.
Q15
Física · Católica do Tocantins 2014.2
Considere que a força resultante que atua em um corpo de massa $m=200\text{ g}$ possa ser decomposta em duas componentes, uma força de 30 N horizontalmente para a direita e outra de 40 N verticalmente para cima.
Sabendo-se que o corpo desloca-se inicialmente com uma velocidade $V_0$, marque a alternativa correta.
A)A aceleração do corpo tem um valor de 350 m/s².
B)A aceleração do corpo tem um valor de 50 m/s².
C)Se a força resultante que atua no corpo permanecer constante, sua velocidade também permanecerá constante.
D)Se, além das forças que atuam no corpo, aplicarmos mais uma força de 40 N verticalmente para baixo, sua aceleração terá um valor de 250 m/s².
E)Se, além das forças que atuam no corpo, aplicarmos mais uma força de 30 N horizontalmente para a esquerda, sua aceleração terá um valor de 200 m/s².
Resposta pela resolução
E
O arquivo enviado contém o caderno de provas, mas não o gabarito oficial. A alternativa foi obtida pela resolução.
Resolução
Inicialmente, as componentes da força resultante são 30 N na horizontal e 40 N na vertical.
Na alternativa E, uma força adicional de 30 N para a esquerda cancela a componente horizontal de 30 N para a direita.