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COLÉGIO PEDRO II – CAMPUS TIJUCA II
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
COORDENADOR: PROFESSOR JOSÉ FERNANDO
2ª CERTIFICAÇÃO/2014 - FÍSICA – 1a SÉRIE – 1o TURNO
PROFESSORES: JULIEN / J. FERNANDO / ROBSON / J. EDUARDO / BRUNO
LABORATÓRIO DE FÍSICA: PROF. JOAQUIM / TECNICO CAIO JORDÃO
GABARITO
ATENÇÃO
Verifique se a prova que esta recebendo consta de quatro páginas numeradas de 1 a 4 e impressas com:
 1ª parte – seis questões objetivas.
 2ª parte – quatro questões discursivas.
1a PARTE – OBJETIVA – 3,0 pontos
1a QUESTÃO (0,5 ponto)
3a QUESTÃO (0,5 ponto)
Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras
“calor” e “temperatura” de forma diferente de como
elas são usadas no meio científico. Na linguagem
corrente, calor é identificado como “algo quente” e
temperatura mede a “quantidade de calor de um
corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser
verificadas na prática. Do ponto de vista científico,
que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
(A) A temperatura da água pode ficar constante
durante o tempo em que estiver fervendo.
Se misturarmos, num recipiente de capacidade
térmica desprezível, 150g de água a 80ºC com 50g
de gelo a 0ºC, considerando o calor específico da
água igual a 1,0cal/gºC e o calor de fusão do gelo
como 80cal/g, a temperatura de equilíbrio da mistura será de:
(B) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do
bebê para verificar a temperatura da água.
4a QUESTÃO (0,5 ponto)
(C) A chama de um fogão pode ser usada para
aumentar a temperatura da água em uma panela.
(D) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua
temperatura.
(E) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha
de água que está em seu interior com menor
temperatura do que a dele.
Um raio de luz, proveniente do ar, incide sobre
a superfície de um bloco de material transparente
com ângulo de incidência de 60°. Sendo o índice de
refração absoluto do material de que é feito o bloco
igual a √ , o ângulo formado entre o raio e refratado e a normal, tem valor igual a:
QUESTÃO (0,5 ponto)
o
Um bloco de gelo de 0,20kg, a 0 C, é colocado
em um calorímetro com água. A quantidade de
calor, em calorias, absorvido pelo bloco até se fundir completamente tem valor igual a:
(C) 30ºC.
(D) 35ºC.
(E) 40ºC.
(A) 12°
(B) 45°
(C) 30°
(D) 60°
(E) 90°
(A) 4000cal
(B) 24000cal
(C) 1000cal
(D) 16000cal
(E) 1600cal
Coordenador - Rubrica
1 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
2a
(A) 20ºC.
(B) 25ºC.
O
1ª SÉRIE – 1 TURNO
PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
Ensino Médio
GABARITO
5a QUESTÃO (0,5 ponto)
Um objeto situado a frente de um espelho côncavo forma uma imagem real de tamanho igual ao
do objeto. Sabendo que o raio de curvatura do espelho é 60cm, a imagem aparecerá a que distância do
espelho:
(A) 10cm
(B) 20cm
(C) 30cm
(D) 50cm
ponto ao outro por meio de feixes de luz que se propagam no interior da fibra, acompanhando sua curvatura. A razão pela qual a luz pode seguir uma
trajetória não retilínea na fibra óptica é consequência
do fenômeno que ocorre quando da passagem de
um raio de luz de um meio, de índice de refração
maior, para outro meio, de índice de refração menor.
Com base no texto e nos conhecimento sobre o
tema, assinale a alternativa que apresenta os conceitos ópticos necessários para o entendimento da
propagação "não retilínea" da luz em fibras ópticas.
(A) Difração e foco.
(B) Reflexão total e ângulo limite.
(E) 60cm
6a QUESTÃO (0,5 ponto)
(C) Interferência e difração.
As fibras ópticas são largamente utilizadas nas
telecomunicações para a transmissão de dados.
Nesses materiais, os sinais são transmitidos de um
(D) Polarização e plano focal.
(E) Imagem virtual e foco.
RESPOSTA DA 1a PARTE
2a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
3a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
4a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
5a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
6a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(E)
(E)
(E)
(E)
(E)
ATENÇÃO
I. Não é permitido rasurar o quadro de respostas.
II. Marque apenas uma opção em cada questão.
III. Não é permitido o uso do corretor.
2 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
1a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
Coordenador - Rubrica
O
1ª SÉRIE – 1 TURNO
PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
Ensino Médio
GABARITO
2a PARTE – DISCURSIVA – 4,0 pontos
7a QUESTÃO (1,0 ponto)
Durante uma expedição ao Polo Sul, um pesquisador precisou usar água líquida na temperatura de 50°C
para fazer um determinado experimento. Para isso pegou 200g de gelo que se encontravam à temperatura de
 20°C e colocou em uma fonte térmica que fornecia 2,0kcal/min. Determine o tempo que o pesquisador esperou para continuar o seu experimento.
Dados: calor específico do gelo igual a 0,50cal/g°C; calor específico da água igual a 1,0cal/g°C
e calor latente de fusão do gelo igual a 80cal/g.
Sendo:
Qtotal = (m  c  T)gelo + (m  LF)gelo + (m  c  T)água
Qtotal = 200  0,5  [0 – ( 20)] + 200  80 + 200  1  (50 – 0)
Logo:
Qtotal = 28000cal  Qtotal = 28kcal
Assim:
ot
t

t
 t
Portanto:
t = 14min
8a QUESTÃO (1,0 ponto)
Ao ser anunciada a descoberta de novo planeta em torno da estrela Gliese 581 e a possível presença de
água na fase líquida em sua superfície, reavivou-se a discussão sobre a possibilidade de vida em outros sistemas. Especula-se que as temperaturas na superfície do planeta sejam semelhantes às da Terra e a pressão
atmosférica na sua superfície é estimada como sendo o dobro da pressão na superfície da Terra. A essa pressão, considere que o calor latente de vaporização da água no novo planeta seja 526cal/g e a água atinja o
ponto de ebulição a 120°C. Calcule a quantidade necessária de calor para transformar 1,0kg de água a 20°C
o
totalmente em vapor naquelas condições, considerando o calor específico da água igual a 1,0cal/g C.
Sendo:
3 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
Qtotal = (m  c  T)água + (m  LV)água
Qtotal = 1000  1  [120 – 20)] + 1000  526
Logo:
Qtotal = 626000cal
Assim:
Qtotal = 626kcal
Coordenador - Rubrica
O
1ª SÉRIE – 1 TURNO
PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
Ensino Médio
GABARITO
9a QUESTÃO (1,0 ponto)
Há atualmente um grande interesse no desenvolvimento de materiais artificiais, conhecidos como metamateriais, que têm propriedades físicas não convencionais. Este é o caso de metamateriais que apresentam índice de refração
negativo, em contraste com materiais convencionais que têm índice de refração
positivo. Essa propriedade não usual pode ser aplicada na camuflagem de objetos e no desenvolvimento de lentes especiais. Na figura é representado um raio
de luz A que se propaga em um material convencional (Meio 1) com índice de
refração n1 1, e incide no Meio formando um ângulo θ1 = 30° com a normal.
Um dos raios B, C, D ou E apresenta uma trajetória que não seria possível em
um material convencional e que ocorre quando o Meio 2 é um metamaterial com índice de refração negativo.
Identifique este raio e calcule o módulo do índice de refração do Meio 2, n 2, neste caso, utilizando a lei de Snell
na forma │n1│. senθ1 │n2│.senθ2. Se necessário use √
1, e √
1, .
Em um material convencional não seria possível o raio E.
Cálculo do módulo do índice do Meio 2:
n1  sen 1 = n2  sen 2  1,8  sen 30o = n2  sen 45o
Logo:
n
1,
,
√
1,
n
,
1,
n
,
,
Assim:
n2  1,29
10a QUESTÃO (1,0 ponto)
Considerando a equação de Gauss:
1 1
1
1
1
1


f
p p
p
Logo:
p’
p
1
1
 p 
p
1
 36
Assim:
p' =  5,0m
Coordenador - Rubrica
4 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
Para evitar acidentes de trânsito, foram instalados espelhos convexos em alguns cruzamentos. A experiência não foi bem-sucedida porque, como os espelhos convexos fornecem imagens menores, perde-se completamente a noção de distância. Para perceber o efeito, suponha que um objeto linear seja colocado a 30m de
um espelho convexo de 12m de raio, perpendicularmente a seu eixo principal. Determine a que distância do
espelho convexo seria vista a imagem desse objeto.