física - Vestibular UFSC 2004
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FÍSICA DADOS g 10 m s 01) d = d0 + v0t + 2 03) v2 = v 2 + 2ad v2 2R R 04) ac 05) F ma ca g .C 1 2 at 14) W = Ec 2 02) v = v0 + at 0 cágua = 1,0 15) F = kx 16) Ep = 1 2 kx 2 k0 9,0 109 28) U = Q – W 29) 1 1 1 = + f p p' i p' o p 17) q mv 30) a 18) I FΔt Δq 31) ni seni = nr senr 32) C 07) f a N 20) p = F A 33) F k0 10) W = Fd cos 11) P W E t t 12) Ep = mgh 13) Ec = 1 2 mv 2 1 f Q1Q2 d2 21) p = p0 + gh 34) 22) E = Vg 35) E k0 23) pV nRT 36) V AB p1V1 p2V2 T1 T2 37) V k 0 42) P Ri 2 43) i R 44) VAB ε ri 45) VAB ε' r' i F E q 24) V AB i V 41) P V ABi AB R m V 09) m s 40) R 19) = mm F = G 122 d c 3,0 108 27) W = pV 06) P mg 08) Fc mac N.m2 C2 47) F BiLsenθ Q d2 W AB q Q d 25) Q = mct 38) VAB Ed 26) Q = mL 39) i Q t 46) F Bqvsenθ 48) = ΔΦ Δt 49) = BLv 50) v = f 2 01) Uma pequena bola é lançada verticalmente para cima, sob a ação somente da força peso, em um local onde a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s 2. O gráfico abaixo representa a posição da bola em função do tempo. d(m) 0 2 4 t(s) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. No instante 2,0 s a bola atingiu a altura máxima e a aceleração atuante sobre ela é nula. 02. No instante 2,0 s a velocidade da bola e a força resultante sobre ela são nulas. 04. A velocidade inicial da bola é igual a 20 m/s. 08. A força resultante e a aceleração permanecem invariáveis durante todo o movimento. 16. No instante 2,0 s a velocidade da bola é nula, mas a aceleração e a força resultante que atua sobre ela apresentam valores diferentes de zero. 32. O movimento pode ser descrito pela função d = 20t - 5t2. 64. A aceleração é variável e atinge o seu valor máximo no instante t = 4,0 s. Gabarito: 60 (04 + 08 + 16 + 32) Número de acertos: 378 (4,42%) Grau de dificuldade previsto: Médio Grau de dificuldade obtido: Médio OBJETIVO DA QUESTÃO: Compreender e aplicar os princípios básicos da cinemática, em uma situação comum no cotidiano. SOLUÇÃO 01. Incorreta, pois a bola fica submetida à aceleração da gravidade durante toda sua trajetória. 02. Incorreta. A velocidade da bola é nula após 2,0 segundos, mas a força resultante é diferente de zero, sendo igual à força peso que atua sobre a bola. 04. Correta. Como v = v0 -gt e v = zero para t =2,0 segundos, temos v0 = 20,0 m/s. 08. Correta, pois a força resultante é a força peso, que permanece invariável. 16. Correta. No ponto mais alto da trajetória a velocidade é nula, mas sobre a bola temos a força peso atuando e, portanto, a força resultante e a aceleração não são nulas. 32. Correta. Como d = v0t - 1/2(gt2), substituindo v0 =20m/s e g =10m/s2 temos d = 20t -5t2. 64. Incorreta, pois a aceleração é constante igual a g =10m/s2. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão envolveu a aplicação de conceitos básicos da Cinemática e da Dinâmica, apresentando o lançamento vertical de uma bola, sob a ação somente da força peso, por meio de um gráfico da posição em função do tempo. O índice de acertos totais foi de 4,42%, indicando um certo grau de dificuldade dos candidatos em compreenderem que a velocidade da bola é variável, mas a força resultante peso e a aceleração são constantes e diferentes de zero, mesmo no instante em que a velocidade é nula, no ponto mais alto da trajetória da bola. Os acertos parciais mostram que o maior grupo de candidatos (6,41%) considerou correta apenas a proposição 16, demonstrando não ter conhecimento de que a força peso e a aceleração da gravidade permanecem constantes, nesta elementar questão de queda livre. Esse mesmo grupo demonstrou, também, incapacidade para reconhecer a função horária que descreve o movimento e para calcular a velocidade inicial da bola. Um segundo grupo (5,36%) considerou apenas as proposições 04, 16 e 32 como corretas, demonstrando, também, não ter conhecimento de que a força peso e a aceleração da gravidade permanecem constantes. Um terceiro contingente de 4,53% dos candidatos considerou como corretas apenas as proposições 04 e 32, apresentando capacidade de cálculo e manejo das equações e, ao mesmo tempo, desconhecimento qualitativo do fenômeno físico descrito. É extremamente preocupante constatar que a maior freqüência de respostas (44%) está associada à proposição 01, incorreta, afirmando que a aceleração é nula no instante em que a bola atinge a altura máxima e, por outro lado, a menor freqüência de respostas (18,7%) está associada à proposição 08, que afirma, corretamente, serem a força resultante e a aceleração constantes. Considerando os acertos totais e parciais, a questão apresentou um grau de dificuldade médio para os candidatos. 02) A figura representa um automóvel A, rebocando um trailer B, em uma estrada plana e horizontal. A massa do automóvel e a massa do trailer são, respectivamente, iguais a 1.500 kg e 500 kg. Inicialmente, o conjunto parte do repouso atingindo a velocidade de 90 km/h em 20 segundos. Desprezam-se os efeitos da força de resistência do ar sobre o veículo e o reboque. B A Em relação à situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A aceleração do conjunto é igual a 1,25 m/s2. 02. Até atingirem a velocidade de 90 km/h, o automóvel e seu reboque terão percorrido 250 m. 04. O trailer exerce uma força de 625 N sobre o automóvel. 08. A força resultante sobre o conjunto é igual a 2500 N. 16. A intensidade da força transmitida ao trailer é a mesma da força resultante sobre o conjunto. 32. Não havendo nenhuma força que se oponha ao movimento do trailer, o automóvel não necessita fazer nenhuma força adicional para acelerá-lo. 64. A força que o automóvel faz sobre o trailer não pode ter a mesma intensidade da força que o trailer faz sobre o automóvel porque, neste caso, o sistema permaneceria em repouso. Gabarito: 15 (01 + 02 + 04 + 08) Número de acertos: 695 (8,13%) Grau de dificuldade previsto: Fácil Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar as leis de Newton em uma situação prática em que um automóvel reboca um trailer em um movimento retilíneo acelerado. SOLUÇÃO 01. Correta. A aceleração é dada por a = v/ t = 25/20 m/s2 = 1,25 m/s2. 02. Correta. Como a velocidade inicial é zero, temos d = 1/2(at2) = 250m. 04. Correta. A força que o trailer exerce sobre o automóvel é 500 x 1,25 = 625 N. 08. Correta, pois a força sobre o conjunto é (500+1500) x 1,25 = 2500 N. 16. Incorreta. A intensidade da força exercida sobre o trailer é 625 N, enquanto a força resultante sobre o conjunto tem valor 2500 N. 32. Incorreta. Devido a sua inércia, é necessária uma força para acelerar trailer. 64. Incorreta. Contradiz a terceira lei de Newton. ANÁLISE DA QUESTÃO Esta era uma questão típica de Dinâmica envolvendo as três leis de Newton. Os resultados mostraram que 8,13% dos candidatos acertaram-na totalmente, demonstrando conhecimento das leis de Newton e capacidade para aplicá-las em uma situação prática. É um bom percentual, se comparado com o desempenho dos candidatos nas demais questões da Prova de Física, mas preocupante quando se observa que menos de 10% dos candidatos é capaz de aplicar as leis de Newton – base da Mecânica Clássica – em uma situação tão simples como o movimento de um veículo com seu reboque. Principalmente, quando constatamos que o maior contingente (12,73%) assinalou como correta apenas a proposição 64 - que é incorreta, por conter uma afirmação absurda -, demonstrando fraco ou nenhum conhecimento das leis de Newton e incapacidade para aplicá-las. O que é pior, esse contingente maior não foi capaz de calcular nem mesmo a aceleração e a distância percorrida pelo veículo e seu reboque, a partir dos dados fornecidos no enunciado da questão. Um segundo grupo numericamente expressivo (4,58 %) considerou corretas as proposições 01, 02 e 08, ignorando que a força exercida pelo trailer sobre o automóvel (625 N) tem a mesma intensidade daquela que o automóvel exerce sobre o trailer. Um grupo menos expressivo (3,58%) considerou as proposiçãos 01, 04 e 08 corretas, demonstrando, também, não saber calcular a distância percorrida pelo conjunto em 20 segundos, a partir dos dados fornecidos e do cálculo da aceleração. A análise individual das proposições, com suas respectivas freqüências nas respostas, mostra que 50% dos candidatos assinalaram a proposição 01 como correta, demonstrando falta de capacidade para o simples cálculo da aceleração do veículo e seu reboque, a partir da variação da velocidade e do intervalo em que ela ocorreu. Convém ressaltar que a proposição incorreta 64 foi assinalada como correta por 46% dos candidatos, apresentando a maior freqüência nas respostas, o que mostra um entendimento confuso sobre a terceira lei de Newton e incapacidade de identificar as forças de ação e reação responsáveis pelo movimento do automóvel. Considerando os acertos totais e parciais, a questão apresentou-se fácil. 03) Uma prensa é utilizada para sustentar um bloco apoiado em uma parede vertical, como ilustrado na Figura 1. O bloco e a parede são sólidos e indeformáveis. A prensa exerce uma força de 10 4 N sobre o bloco, na direção perpendicular às superfícies em contato. A massa do bloco é de 50 kg e o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a parede é 0,35. Em seguida, mais blocos de mesma massa são colocados em cima do primeiro, como é mostrado na Figura 2, porém a força que a prensa exerce permanece inalterada. Figura 1 Figura 2 F F Em relação à situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A força necessária para sustentar apenas um bloco é igual a 175 N. 02. A força que a parede exerce sobre o primeiro bloco é igual a 10 4 N e a força de atrito estático entre a parede e o bloco é igual a 3500 N. 04. Com a força aplicada é possível sustentar um total de sete blocos iguais ao primeiro. 08. A força de atrito estático entre a parede e os blocos acima do primeiro é nula. 16. Se o coeficiente de atrito estático entre a parede e o bloco for nulo, a prensa não sustentará o primeiro bloco contra a parede por maior que seja a força aplicada F . 32. Quanto mais polidas forem as superfícies em contato da parede e do bloco, menor será o coeficiente de atrito e, portanto, menor será o número de blocos que a força aplicada poderá sustentar. 64. Como o peso de cada bloco é de 500 N, a força F aplicada pela prensa poderá sustentar 20 blocos. Gabarito: 62 (02 + 04 + 08 + 16 + 32) Número de acertos: 241 (2,82%) Grau de dificuldade previsto: Fácil Grau de dificuldade obtido: Médio OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conhecimentos sobre forças de atrito em uma situação de equilíbrio estático. SOLUÇÃO 01. Incorreta. A força necessária para sustentar apenas um bloco é igual, em módulo, ao peso (500 N). 02. Correta. Como a força de ação normal da parede sobre o bloco é igual, em módulo, à força que o bloco exerce sobre a parede, cujo valor é 104 N, a força de atrito estático máxima é fa = N = 0,35 x 104 N = 3500 N. 04. Correta. Como o peso de cada bloco é de 500 N, a força de atrito estático máxima pode sustentar até 3500/500 = 7 (sete) blocos. 08. Correta. Como os blocos superiores não exercem nenhuma força sobre a parede, a força de ação normal da parede sobre eles é nula, sendo nula, também, a força de atrito entre a parede e os blocos superiores. 16. Correta. Não seria possível compensar a força peso na ausência de atrito estático entre a parede e o bloco. 32. Correta. O número de blocos que podemos sustentar com a força aplicada depende diretamente do valor do coeficiente de atrito estático entre a parede e o bloco. 64. Incorreta. A força vertical em oposição ao peso dos blocos é a força de atrito estático máxima, que é igual à 3500 N, e não a força que a prensa exerce sobre o primeiro bloco. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão envolveu uma situação de equilíbrio estático na presença de forças de atrito e a correta interpretação da terceira lei de Newton. Apenas 2,82% dos candidatos acertaram completamente a questão, sugerindo ter apresentado um certo grau de dificuldade para a maioria. É importante observar que a maior freqüência (8,92%) está associada à resposta 48 (16 + 32), indicando que esses candidatos, ao identificarem as proposições 16 e 32 como corretas, apresentam um conhecimento conceitual qualitativo sobre forças de atrito, porém não são capazes de efetuar os cálculos1. Um grupo expressivo, composto por 6,17% dos candidatos, assinalou como correta apenas a proposição 32, demonstrando, também, algum conhecimento sobre forças de atrito. Cumpre observar que a proposição 32 tem um enunciado claro, associando o conhecimento à experiência quotidiana e, talvez por isso, apresentou-se fácil aos candidatos, pois 62,5 % deles a identificaram como correta. Estranhamente, 4,90% dos candidatos consideraram as proposições 02 e 32 como sendo as únicas corretas, não identificando a proposição 16 como correta, a qual afirma quase a mesma coisa que a 32, com outras palavras. É interessante observar que dois grupos de candidatos ignoraram o fato de que a força de atrito entre a parede e os blocos superiores é nula, já que eles não exercem nenhuma força sobre ela. Um desses dois grupos (3,32%) assinalou as proposições 02, 04, 16 e 32, enquanto o outro (3,21%) considerou apenas as proposições 02, 16 e 32. Considerando-se as proposições individualmente, constata-se que 22% dos candidatos assinalaram a proposição 01 (incorreta) e que 17% dos candidatos assinalaram a proposição 64 (incorreta). A despeito do grande espalhamento das respostas, e do pequeno índice de acertos totais, considerando que quase 40% dos candidatos obteve acerto parcial nas respostas, a questão apresentou um grau de dificuldade médio. 04) Nos trilhos de uma montanha-russa, um carrinho com seus ocupantes é solto, a partir do repouso, de uma posição A situada a uma altura h, ganhando velocidade e percorrendo um círculo vertical de raio R = 6,0 m, conforme mostra a figura. A massa do carrinho com seus ocupantes é igual a 300 kg e despreza-se a ação de forças dissipativas sobre o conjunto. A B h R C Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Na ausência de forças dissipativas a energia mecânica do carrinho se conserva, isto é, a soma da energia potencial gravitacional e da energia cinética tem igual valor nas posições A, B e C, respectivamente. 02. A velocidade mínima na posição B, ponto mais alto do círculo vertical da montanha-russa, para que o carrinho não caia é 60 m/s. 04. A posição A, de onde o carrinho é solto para iniciar seu trajeto, deve situar-se à altura mínima h = 15 m para que o carrinho consiga completar a trajetória passando pela posição B, sem cair. 08. A energia mecânica mínima para que o carrinho complete a trajetória, sem cair, é igual a 4 500 J. 16. A posição A, de onde o carrinho é solto para iniciar seu trajeto, deve situar-se à altura mínima h = 12 m para que o carrinho consiga completar a trajetória passando pela posição B, sem cair. 32. Podemos considerar a conservação da energia mecânica porque, na ausência de forças dissipativas, a única força atuante sobre o sistema é a força peso, que é uma força conservativa. 64. A energia mecânica do carrinho no ponto C é menor do que no ponto A. Gabarito: 39 (01 + 02 + 04 + 32) Número de acertos: 297 (3,48%) Grau de dificuldade previsto: Difícil Grau de dificuldade obtido: Médio OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conceitos de conservação da energia mecânica e de força centrípeta no movimento de um carrinho nos trilhos de uma montanha-russa. 1 Isso enfatiza o poder discriminador desse tipo de questão em uma prova de caráter seletivo, isto é, questão com múltiplas proposições, com mais de uma correta, que explora não somente os aspectos quantitativos dos fenômenos físicos, mas, também, os aspectos qualitativos. Uma questão aberta, em que o candidato assinala como resposta o resultado numérico de cálculos, não permite avaliar os conhecimentos qualitativos do candidato. SOLUÇÃO 01. Correta. O enunciado da questão afirma que são desprezadas as forças dissipativas sobre o conjunto; então, é satisfeita a condição para conservação da energia mecânica do sistema. 02. Correta. Nesse caso a força centrípeta é a força peso, já que na condição de velocidade mínima, a força de interação normal entre os trilhos e o carrinho é nula. Assim, mv2/R = mg e v2 = R g = 60 m2/s2, ou seja, v = 60 m/s. 04. Correta. Usando-se a conservação da energia mecânica entre os pontos A e B, temos: mgh = mg(2R) + (1/2)mv2, logo h = 2R+v2/2g = 12 + 3 = 15 metros. 08. Incorreta. A partir da solução da proposição anterior, a energia mecânica mínima para o carrinho não cair é mgh = 300x10x15 = 45000 J. 16. Incorreta. Como foi visto na solução da proposição 04, a altura é 15 metros. 32. Correta. Se a única força atuante sobre o sistema é a força peso, que é uma força conservativa, a energia mecânica se conserva. 64. Incorreta. Como não temos forças de dissipativas, a energia mecânica no ponto C é igual à do ponto A. ANÁLISE DA QUESTÃO Para a solução desta questão, o candidato deveria aplicar corretamente a lei da conservação da energia mecânica na ausência de forças dissipativas e calcular a velocidade mínima no topo da trajetória. Apenas 3,48% dos candidatos concluíram corretamente a questão, ocorrendo um espalhamento considerável nas respostas. Por ordem de importância numérica, convém analisar as seis respostas que apresentaram maior freqüência. O maior grupo (6,23%) considerou corretas as proposições 01 e 32, demonstrando conhecer o princípio da conservação da energia mecânica, mas não conseguindo calcular a velocidade mínima na posição B e, tampouco, a altura mínima da posição A. A segunda resposta mais freqüente foi 36 (32 + 04), o que é interessante, porque esse grupo de candidatos considerou correta a proposição 32 e desconsiderou a proposição 01, que afirmava a mesma coisa com outras palavras; talvez por saberem ser a força peso uma força conservativa. Da mesma forma, é estranho que 4,54% dos candidatos tenham considerado apenas a proposição 32 como correta e desprezado a proposição 01, de igual teor. Um grupo expressivo (4,36%) apresentou a resposta 07 (01 + 02 + 04), deixando de identificar apenas uma das proposições corretas, a 32. Cumpre destacar que 3,51% consideraram correta apenas a proposição 04, e 4,17% as proposições 04 e 08, o que sugere terem assinalado aleatoriamente; ocorre que é impossível chegar ao valor da altura mínima da posição A, expressa na proposição 04, sem calcular a velocidade mínima expressa na proposição 02. Assim, esses candidatos deveriam ter assinalado a proposição 02, também, se tivessem efetivamente resolvido a proposição 04. Na análise da freqüência de cada uma das proposições corretas nas respostas, verifica-se que mais de 40% dos candidatos consideraram as proposições 01, 04 e 32 corretas, e 35% identificaram a proposição 02, o que demonstra que o tema, pela sua importância, é enfatizado no Ensino Médio. Considerando o grande número de acertos parciais, próximo a 33%, esta questão pode ser considerada de grau de dificuldade médio. 05) O air-bag, equipamento utilizado em veículos para aumentar a segurança dos seus ocupantes em uma colisão, é constituído por um saco de material plástico que se infla rapidamente quando ocorre uma desaceleração violenta do veículo, interpondo-se entre o motorista, ou o passageiro, e a estrutura do veículo. Consideremos, por exemplo, as colisões frontais de dois veículos iguais, a uma mesma velocidade, contra um mesmo obstáculo rígido, um com air-bag e outro sem air-bag, e com motoristas de mesma massa. Os dois motoristas sofrerão, durante a colisão, a mesma variação de velocidade e a mesma variação da quantidade de movimento. Entretanto, a colisão do motorista contra o air-bag tem uma duração maior do que a colisão do motorista diretamente contra a estrutura do veículo. De forma simples, o air-bag aumenta o tempo de colisão do motorista do veículo, isto é, o intervalo de tempo transcorrido desde o instante imediatamente antes da colisão até a sua completa imobilização. Em conseqüência, a força média exercida sobre o motorista no veículo com air-bag é muito menor, durante a colisão. Considerando o texto acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A colisão do motorista contra o air-bag tem uma duração maior do que a colisão do motorista diretamente contra a estrutura do veículo. 02. A variação da quantidade de movimento do motorista do veículo é a mesma, em uma colisão, com ou sem a proteção do air-bag. 04. O impulso exercido pela estrutura do veículo sobre o motorista é igual à variação da quantidade de movimento do motorista. 08. A variação da quantidade de movimento do motorista é igual à variação da quantidade de movimento do veículo. 16. O impulso exercido sobre o motorista é o mesmo, em uma colisão, com air-bag ou sem air-bag. 32. A grande vantagem do air-bag é aumentar o tempo de colisão e, assim, diminuir a força média atuante sobre o motorista. 64. Tanto a variação da quantidade de movimento do motorista como o impulso exercido para pará-lo são iguais, com ou sem air-bag; portanto, a força média exercida sobre ele é a mesma, também. Gabarito: 55 (01 + 02 + 04 + 16 + 32) Número de acertos: 490 (5,73%) Grau de dificuldade previsto: Médio Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Identificar e compreender os conceitos impulso exercido por uma força, quantidade de movimento e conservação da quantidade de movimento em uma situação de colisão entre corpos. SOLUÇÃO 01. Correta, conforme afirma o texto da questão. 02. Correta, pois em ambas as situações a quantidade de movimento inicial é mv e a final é nula; portanto, a variação é mv , em ambas as situações. 04. Correta. A força sobre o motorista é igual àquela exercida pela estrutura do veículo sobre ele e o impulso exercido por uma força sobre um corpo num certo intervalo de tempo é igual à variação da sua quantidade de movimento nesse mesmo intervalo de tempo. 08. Incorreta. A variação da quantidade de movimento do veículo é igual a Mv em que M é a massa do veículo, sendo, portanto, diferente da variação da quantidade de movimento do motorista, mv , em que m é a massa do motorista. 16. Correta. Como o impulso é igual à variação da quantidade de movimento, ele é o mesmo nos dois casos. 32. Correta. Essa é a finalidade do air-bag. 64. Incorreta. Como o intervalo de tempo é maior, a força média, no caso do air-bag, é menor. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão requereu a compreensão de um texto descrevendo o funcionamento do equipamento de segurança usado em veículos, denominado air-bag, exigindo a identificação dos conceitos e leis físicas envolvidos. Aborda, basicamente, a relação entre o impulso exercido por uma força externa e a variação da quantidade de movimento de um corpo em uma colisão, com ou sem a presença de air-bag como fator de segurança. O percentual de acertos totais foi de 5,73%, que é um índice razoável, mas pequeno, se considerarmos que a maior parte do que é questionado nas proposições está explicitado no enunciado da questão. A análise dos resultados mostra um elevado número de acertos parciais e baixo espalhamento das respostas, já que aproximadamente 60% dos candidatos concentraram-se em sete respostas: 33, 35, 37, 39, 49, 51 e 55. O grupo mais expressivo (21,70%) assinalou as proposições 01, 02 e 32 (01 + 02 + 32 = 35), que repetiam afirmações do texto, mas esses candidatos não foram capazes de reconhecer que o impulso exercido pela estrutura do veículo é igual à variação da quantidade de movimento do motorista, e que o impulso sobre ele é o mesmo com ou sem airbag (proposição 04). Aqui se enquadram também os candidatos (7,93%) que assinalaram como corretas as proposições 01, 02, 16 e 32 (01 + 02 + 16 + 32 = 51), ignorando, das proposições corretas, apenas a 04. Um outro grupo, também apreciável (11,80%), considerou como corretas apenas as proposições 01 e 32 (01 + 32 = 33), indicando falta de atenção ao texto da questão. Essa falta de atenção ao enunciado também se evidencia em um grupo de 5,68% dos candidatos que consideraram corretas apenas as proposições 01, 16, e 32 (49). Considerando as proposições individualmente, vemos a razão do alto número de acertos parciais, pois as proposições corretas 01 e 32 foram assinaladas por 85% e 80% dos candidatos, respectivamente. Esse percentual cai para 56% na proposição 02, e para 38% na proposição 16. Por outro lado, somente 25% dos candidatos assinalaram a proposição 04, demonstrando que 75% dos candidatos não são capazes de relacionar impulso e quantidade de movimento, um dos teoremas fundamentais da mecânica. Isso contribuiu para diminuir os percentuais de acertos totais e parciais. Considerando os acertos totais, e o elevado número de acertos parciais, podemos afirmar que a questão apresentou-se fácil. 06) Em um dia calmo de verão, Paula encontra-se em uma praia sob forte incidência de raios solares. Lembrando-se de que o calor específico da água é bem maior do que o da terra, ela observou atentamente alguns fenômenos, buscando relacioná-los com as explicações e comentários apresentados pelo seu professor de Física para os mesmos. Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Durante o dia, a temperatura da terra é maior do que a da água porque o calor específico da terra é menor do que o da água. 02. Durante a noite, a temperatura da água é menor do que a da terra porque o calor específico da água é maior do que o da terra. 04. Durante o dia, percebia-se na praia uma brisa soprando da terra para o mar. Uma possível justificativa é porque a massa de ar junto à terra estava mais aquecida do que a massa de ar junto ao mar. 08. Após o pôr-do-sol, a água se resfriou mais rapidamente do que a terra, porque o calor específico da água é maior do que o da terra. 16. Durante a noite, percebia-se na praia uma brisa soprando do mar para a terra. Uma possível justificativa é porque a massa de ar junto ao mar estava mais aquecida do que a massa de ar junto à terra. 32. Após o pôr-do-sol, a terra se resfriou mais rapidamente do que a água do mar, porque o calor específico da água é bem maior do que o da terra. 64. Foi possível observar que a água e a terra apresentaram a mesma temperatura, sempre. Gabarito: 33 (01 + 32) Número de acertos: 2299 (26,88%) Grau de dificuldade previsto: Médio Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Identificar e compreender os fenômenos físicos relacionados ao comporta-mento dos gases, e o conceito de calor específico para explicar a variação de temperatura e as brisas à beira-mar. SOLUÇÃO 01. Correta. Decorre do elevado calor específico da água. 02. Incorreta. Ocorre justamente o contrário, porque o calor específico da água é maior. 04. Incorreta. Na situação proposta, a brisa ocorre do mar para a terra, pois o ar quente acima da terra tende a subir, por ser menos denso, e a massa de ar mais fria sobre o mar tende a se deslocar para essa zona de baixa pressão. 08. Incorreta. A água tende a se resfriar mais lentamente, devido ao seu calor específico elevado. 16. Incorreta. Ocorre o contrário, pois durante a noite a temperatura da água está mais elevada. 32. Correta. O resfriamento da terra é mais rápido, porque o seu calor específico é menor. 64. Incorreta, pois os calores específicos da terra e da água são diferentes. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão descreveu a observação da variação da temperatura e das brisas à beira-mar em um dia calmo de verão, envolvendo conceitos básicos sobre comportamento dos gases e calor específico. A análise dos resultados mostra que um percentual bastante elevado dos candidatos (26,88%) acertou totalmente a questão, mostrando um claro entendimento dos conceitos envolvidos, identificando-os e compreendendo o seu relacionamento com fenômenos físicos envolvidos. Entretanto, um percentual também expressivo (15,41%) apresentou um raciocínio equivocado em relação ao deslocamento das massas de ar (brisas), assinalando como corretas as proposições 01, 04, 16 e 32, sendo que as proposições 04 e 16 apresentam os sentidos errados para o deslocamento das brisas. O alto percentual de acertos totais indica que a questão apresentou-se fácil para os candidatos. 07) Um sistema constituído por uma certa massa gasosa sofre quatro transformações sucessivas, AB, BC, CD e DA, conforme mostra o diagrama p V na figura. 6 Pressão (atm) 5 A 4 B C 3 2 D 1 0 0 1 2 3 4 Volume (litros) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 5 6 01. Na transformação AB houve diminuição da energia interna do sistema. 02. Na transformação AB o sistema absorveu calor do meio ambiente. 04. Não houve variação da energia interna do sistema na transformação BC. 08. Na transformação CD não houve realização de trabalho e a energia interna do sistema diminuiu. 16. Na transformação DA o sistema absorveu calor do meio externo. 32. Na transformação AB, o calor que o sistema absorveu foi maior do que o trabalho que ele realizou. 64. A energia interna do sistema no estado C é menor do que no estado A. Gabarito: 46 (02 + 04+ 08 + 32) Número de acertos: 138 (1,61%) Grau de dificuldade previsto: Difícil Grau de dificuldade obtido: Difícil OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar a primeira lei da termodinâmica na análise das transformações de uma massa gasosa apresentadas num diagrama p V . SOLUÇÃO 01. Incorreta. Houve um aumento da energia interna do sistema, uma vez que a transformação AB é uma expansão isobárica. 02. Correta. Na expansão isobárica AB o sistema realizou trabalho e aumentou sua temperatura e, portanto, absorveu calor do meio ambiente, necessariamente. 04. Correta, pois a transformação BC é isotérmica. 08. Correta. A transformação CD é isovolumétrica e o trabalho realizado é nulo. Por outro lado, se o volume da massa gasosa permaneceu constante e a pressão diminuiu, a energia interna também diminuiu. 16. Incorreta. A transformação DA é uma compressão isotérmica e, como tal, a energia interna não variou e o meio ambiente realizou trabalho sobre o sistema. Assim, necessariamente, o sistema cedeu calor para o meio ambiente 32. Correta, pois houve um aumento da energia interna do sistema. 64. Incorreta. A energia interna do sistema no estado C é igual ao do estado B que é maior que a do estado A. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão requereu a aplicação da 1a lei da termodinâmica às sucessivas transformações de uma massa gasosa apresentadas em um diagrama p V , tendo como pré-requisito o conhecimento e a identificação das transformações gasosas no diagrama. Um pequeno grupo de candidatos (1,61%) acertou plenamente a questão. Houve um grande um espalhamento nas freqüências das respostas e, no total, perto de 13% dos candidatos obtiveram acerto parcial na questão. A análise da freqüência de ocorrência de cada proposição nas respostas mostra que a proposição 16, incorreta, foi a terceira mais assinalada pelos candidatos (38,64%), enquanto a proposição 32, correta, obteve a metade dessa freqüência (19,62%). Outra proposição incorreta, a 64, foi assinalada por 33,25% dos candidatos. Em suma, observa-se um fraco desempenho dos candidatos na questão, demonstrando pouquíssima capacidade de aplicação da 1a lei da termodinâmica nas transformações de uma massa gasosa para obter informações sobre a sua energia interna. Uma possível causa disso pode ser a visão estanque do conteúdo, examinando em separado o comportamento dos gases e as leis da termodinâmica. Mesmo considerando-se os acertos parciais, fica claro que a questão apresentou-se difícil para os candidatos, conforme previsto. 08) Na Lagoa da Conceição, em Florianópolis, em um determinado dia, o vento produz ondas periódicas na água, de comprimento igual a 10 m, que se propagam com velocidade de 2,0 m/s. Um barco de 3,0 m de comprimento, inicialmente ancorado e, após certo tempo, navegando, é atingido pelas ondas que o fazem oscilar periodicamente. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Estando o barco ancorado ele é atingido por uma crista de onda e oscila uma vez a cada 5,0 segundos. 02. Estando o barco ancorado, ele oscila 5 vezes em cada segundo. 04. Estando o barco navegando com velocidade de 3,0 m/s na direção de propagação das ondas mas em sentido contrário a elas, ele oscila uma vez a cada 2,0 segundos. 08. A freqüência de oscilação do barco não depende da sua velocidade de navegação, mas somente da velocidade de propagação das ondas. 16. Estando o barco navegando com velocidade de 3,0 m/s na direção de propagação das ondas e no mesmo sentido delas, ele oscila uma vez a cada 10 segundos. 32. A freqüência de oscilação do barco não depende do comprimento das ondas, mas somente da velocidade das mesmas e do barco. 64. Se o barco tivesse um comprimento um pouco menor, a freqüência da sua oscilação seria maior. Gabarito: 21 (01 + 04 + 16) Número de acertos: 837 (9,80%) Grau de dificuldade previsto: Fácil Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Compreender e aplicar os princípios básicos do movimento ondulatório. SOLUÇÃO 01. Correta, pois a freqüência das ondas é f = v/ = 2/10 Hz = 1/5 Hz. 02. Incorreta. Contradiz o resultado correto da proposição 01. 04. Correta. Nesse caso, a velocidade do barco em relação às ondas é 5 m/s (a mesma velocidade das ondas em relação ao barco) e a freqüência é f = v/ = 5/10 Hz = 1/2 Hz. 08. Incorreta. A freqüência das oscilações depende da velocidade do barco em relação às ondas. 16. Correta. Nesse caso, a velocidade relativa é de 1m/s; logo, a freqüência das oscilações é f = v/ = 1/10 Hz. 32. Incorreta. Contradiz a solução correta apontada na proposição 01. 64. Incorreta. A freqüência das oscilações depende do comprimento da onda e da velocidade relativa entre o barco e a ondas, e não do comprimento do barco. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão abordou o movimento ondulatório por meio de um exemplo simples em que um barco oscila em uma lagoa devido à presença de ondas, consideradas situações distintas com o barco em repouso (ancorado), ou se deslocando contra ou a favor das ondas. A análise dos resultados mostra que um percentual razoável dos candidatos (9,80%) acertou totalmente a questão, refletindo um bom entendimento da situação física apresentada. Apesar de se tratar de uma questão considerada fácil, observa-se um certo espalhamento nas respostas, pois 5,45% dos candidatos consideraram apenas a proposição 01 como correta, enquanto 6,84% assinalaram as proposições 01 e 04 como sendo as únicas verdadeiras. Um outro grupo de candidatos (3,75%) considerou apenas as proposições 01 e 16 como corretas. Ainda mais preocupante é constatar que 28,06% dos candidatos consideraram que a freqüência de oscilação do barco depende do seu comprimento. Considerando a simplicidade da questão, podemos concluir que esses grupos de candidatos apresentam um conhecimento superficial a respeito do movimento ondulatório. Ademais, os resultados deixam claro que uma boa parte dos candidatos tem pouco ou quase nenhum conhecimento acerca do assunto. A análise individual das proposições mostra que as proposições 01, 04 e 16 foram reconhecidas como corretas por 52%, 39% e 30% dos candidatos, respectivamente. Considerando-se, também, que 13% dos candidatos obtiveram acerto parcial, os resultados indicam que a questão apresentou-se fácil. 09) Um estudante, utilizando uma lente, consegue projetar a imagem da chama de uma vela em uma parede branca, dispondo a vela e a lente na frente da parede conforme a figura. Lente Parede Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A imagem é real, necessariamente, para que possa ser projetada na parede. 02. A lente é convergente, necessariamente, porque somente uma lente convergente fornece uma imagem real de um objeto luminoso real. 04. A imagem é virtual e direita. 08. A imagem é real e invertida. 16. A lente é divergente, e a imagem é virtual para que possa ser projetada na parede. 32. Se a lente é convergente, a imagem projetada na parede pode ser direita ou invertida. 64. Tanto uma lente convergente quanto uma lente divergente projetam a imagem de um ponto luminoso real na parede. Gabarito: 11 (01 + 02 + 08) Número de acertos: 791 (9,25%) Grau de dificuldade previsto: Fácil Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conceitos da óptica geométrica sobre formação de imagens em lentes delgadas. SOLUÇÃO 01. Correta, pois somente uma imagem real pode ser projetada. 02. Correta. A imagem de um objeto luminoso real fornecida por uma lente convergente é real. 04. Incorreta. Uma imagem virtual não pode ser projetada. 08. Correta, pois a lente é convergente. 16. Incorreta. Contradiz a proposição 02. A lente é convergente e a imagem é real. 32. Incorreta. Contradiz a proposição 08. A lente é convergente e a imagem é real e invertida. 64. Incorreta. Contradiz a proposição 02. A imagem de um objeto real fornecida por uma lente divergente seria virtual. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão requereu conhecimentos básicos da óptica geométrica numa situação em que a imagem de uma vela é projetada numa parede por meio de uma lente convergente. Elaborou-se a questão de forma que se apresentasse fácil para os candidatos. Um percentual significativo dos candidatos (9,25%) acertou completamente a questão e 17,72% dos candidatos obtiveram acerto parcial. A análise das respostas permite identificar quatro grupos de candidatos com acertos parciais. O maior grupo (10,21%) assinalou como corretas as proposições 01 e 08, demonstrando que não foi capaz de identificar corretamente o tipo de lente utilizada para projetar na parede a imagem da vela. Um segundo grupo (4,18%) considerou corretas as proposições 02 e 08, o que significa que não foi capaz de definir se a imagem da vela era real ou virtual. Também 3,33% dos candidatos consideraram corretas as proposições 01 e 02, demonstrando não saber definir se a imagem era direita ou invertida, pois desprezaram a proposição 08. Entretanto, o fraco domínio do assunto por parte dos candidatos torna-se mais transparente, ainda, ao observarmos que um número bastante expressivo de candidatos (16,69%) assinalou como corretas as proposições incorretas 04 e 16, ou seja, considerou que a lente era divergente e que a imagem era virtual e direita. Por outro lado, a análise individual das proposições mostra que as proposições corretas 01, 02 e 08 foram assim identificadas por 42%, 30% e 41% dos candidatos, respectivamente. Embora os acertos totais e parciais da questão permitam considerar a questão como fácil, o desempenho dos candidatos está muito aquém do esperado, haja vista tratar-se de questão das mais elementares sobre lentes delgadas. 10) Para que os alunos observassem a conservação da corrente elétrica em um circuito elementar, o professor solicitou aos seus alunos que montassem o circuito abaixo (Fig. 1), onde L 1, L2, L3 e L4 são lâmpadas incandescentes comuns de lanterna – todas iguais –, e P1 e P2 são pilhas de 1,5 V. Ao fechar o circuito (Fig. 2), os alunos observaram que somente as lâmpadas L 1 e L4 brilhavam acesas e que as lâmpadas L2 e L3 não emitiam luz. Fig. 1 Fig. 2 L1 L1 P1 P2 P1 L2 L3 L4 P2 L2 L3 L4 Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. As lâmpadas L2 e L3 estão submetidas a uma diferença de potencial menor do que as lâmpadas L1 e L4. 02. As lâmpadas L2 e L3 não emitem luz porque estão submetidas a uma diferença de potencial maior do que as lâmpadas L1 e L4. 04. A corrente elétrica que passa através da lâmpada L 2 tem a mesma intensidade da corrente que passa através da lâmpada L3. 08. A única causa possível para as lâmpadas L2 e L3 não emitirem luz é porque seus filamentos estão queimados, interrompendo a passagem da corrente elétrica. 16. A intensidade da corrente elétrica que passa através das lâmpadas L 1 e L4 é igual ao dobro da intensidade da corrente elétrica que passa através das lâmpadas L2 e L3. 32. Uma causa possível para as lâmpadas L2 e L3 não apresentarem brilho é porque as correntes elétricas que passam por elas não têm intensidade suficiente para aquecer seus filamentos a ponto de emitirem luz. 64. As lâmpadas L2 e L3 não emitem luz porque a corrente elétrica não passa por elas. Gabarito: 53 (01 + 04 + 16 + 32) Número de acertos: 921 (10,77%) Grau de dificuldade previsto: Fácil Grau de dificuldade obtido: Fácil OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conceitos de eletrodinâmica em um circuito elétrico simples, envolvendo geradores e resistores. SOLUÇÃO 01. Correta. Desprezando-se as resistências internas das pilhas, as lâmpadas L2 e L3 estão submetidas a uma diferença de. potencial de 0,6 volts, enquanto cada lâmpada L1 e L4 está submetida a uma diferença de potencial de 1,2 volts. 02. Incorreta. Contradiz a solução da proposição 01. 04. Correta. A corrente elétrica tem mesma intensidade nas lâmpadas L2 e L3, pois elas apresentam a mesma resistência elétrica e estão submetidas à mesma d.d.p. 08. Incorreta. Se os filamentos das lâmpadas L2 e L3 estivessem queimados, não haveria passagem de corrente pelo circuito. 16. Correta. Pela solução da proposição 01, vemos que a d.d.p. a que estão submetidas as lâmpadas L1 e L4 é o dobro da d.d.p. a que estão submetidas as lâmpadas L2 e L3 e, como as resistências são iguais, temos o dobro da corrente em L1 e L4. 32. Correta. Como a corrente nas lâmpadas L2 e L3 é menor do que em L1 e L4 (que emitem luz), podemos concluir que a intensidade da corrente naquelas lâmpadas não é suficiente para aquecer os filamentos a ponto de eles emitirem luz. 64. Incorreta. Contradiz a proposição correta 16, além do que a não passagem de corrente em L2 e L3 significa ausência de corrente no circuito, contradizendo o fato de que as lâmpadas L1 e L4 estão emitindo luz devido à passagem de corrente por elas. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão apresentou um circuito elétrico simples com lâmpadas incandescentes de lanterna alimentadas por duas pilhas associadas em série, exigindo conhecimentos sobre associação de geradores, associação de resistores e diferença de potencial nos terminais de um resistor. O percentual de candidatos que acertou totalmente a questão foi de 10,77%, o que é significativo. Os resultados, porém, mostram uma dispersão apreciável nos acertos parciais, destacando-se nisso oito grupos expressivos de candidatos. O maior grupo, composto por 16% dos candidatos, considerou corretas as proposições 04, 16 e 32, demonstrando não perceber que as duas lâmpadas em paralelo equivalem a uma com a metade da resistência elétrica e, portanto, a diferença de potencial a que estão submetidas é a metade daquela a que estão submetidas as lâmpadas dispostas em série. Em outras palavras, esses candidatos não souberam aplicar a relação V AB = RI, equação fundamental na eletrodinâmica, porque não assinalaram a proposição 01. Outro grupo significativo (7,47%) identificou como corretas apenas as proposições 04 e 32, demonstrando algum conhecimento sobre conservação da carga elétrica, mas apresentando a mesma deficiência do grupo anterior, acrescida da falta de conhecimento sobre associação de resistores. A dificuldade de muitos candidatos para a determinação da diferença de potencial elétrico a que estão submetidas as lâmpadas fica evidente ao examinarmos a freqüência de ocorrência de cada uma das proposições nas repostas. A proposição 04 foi considerada correta por 70% dos candidatos, e as proposições 16 e 32 foram assinaladas por 54% e 61% dos candidatos, respectivamente, enquanto a proposição 01 foi identificada como correta por menos de 37% dos candidatos. Embora a questão possa ser considerada fácil, quanto ao grau de dificuldade apresentado, era esperado um melhor desempenho, face à simplicidade da questão. 11) As figuras abaixo mostram dois circuitos elétricos simples contendo uma associação mista (Figura 1) e uma associação em série (Figura 2) de pilhas iguais, ligadas a um mesmo resistor R. Em ambos os circuitos, A e V representam, respectivamente, um amperímetro e um voltímetro ideais. Todas as pilhas apresentam força eletromotriz = 1,5 V e resistência interna igual a 1,0 cada uma. Figura 1. Associação mista de pilhas – + – + – + – + – + – + Figura 2. Associação de pilhas em série – + – + – + A A R R V V Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. As duas associações apresentam a mesma força eletromotriz equivalente, igual a 4,5 V. 02. A resistência interna equivalente é maior na associação de pilhas mostrada no circuito representado na Figura 2. 04. A leitura do amperímetro no circuito representado na Figura 1 apresenta um valor maior do que a leitura do amperímetro no circuito representado na Figura 2. 08. A leitura do voltímetro do circuito representado na Figura 1 indica um valor maior do que a leitura do voltímetro do circuito representado na Figura 2. 16. A leitura dos voltímetros apresenta o mesmo valor nos dois circuitos elétricos. 32. A dissipação da potência elétrica por efeito Joule é menor na associação de pilhas da Figura 1. 64. A leitura dos amperímetros apresenta um mesmo valor nos dois circuitos elétricos. Gabarito: 47 (01 + 02 + 04 + 08 + 32) Número de acertos: 36 (0,42%) Grau de dificuldade previsto: Médio Grau de dificuldade obtido: Difícil OBJETIVO DA QUESTÃO: Compreender e aplicar o conceito de força eletromotriz e associar geradores em um circuito elétrico simples. SOLUÇÃO 01. Correta. Como a força eletromotriz de todas as pilhas são iguais, ambas as associações apresentam a mesma força eletromotriz equivalente. 02. Correta. Na associação de pilhas da Figura 2 (em série), a resistência interna é 3,0 ohms, enquanto na associação da Figura 1 (em paralelo) a resistência interna é de 1,5 ohms. 04. Correta. Como foi visto na solução da proposição 02, a resistência total é menor na associação da figura 1; logo, a intensidade de corrente é maior. 08. Correta. Como foi visto na solução da proposição 04, a corrente é maior na associação da Figura 1 e, como a resistência é a mesma, a diferença de potencial acusada pelo voltímetro é maior nessa associação. 16. Incorreta. Contradiz o que afirma, corretamente, a proposição 08. 32. Correta, pois a resistência interna é menor na associação de pilhas da Figura 1. 64. Incorreta. Contradiz o que afirma, corretamente, a proposição 04. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão envolveu conhecimento sobre associação de geradores de mesma força eletromotriz, em paralelo e em série, associação de resistores, força eletromotriz e lei de ohm. Apesar de ser previsto um grau de dificuldade médio para a questão, a análise dos dados demonstra que se apresentou dificílima aos candidatos, já que um percentual extremamente reduzido dos candidatos (0,42%) acertou completamente a questão. Transparece a ausência de um domínio satisfatório dos assuntos por parte dos candidatos; isso é corroborado pelo grande espalhamento nos acertos parciais, em que se pode constatar pelo menos dez grupos significativos de candidatos com diferentes respostas. Por exemplo, o grupo mais expressivo (10,21%) considerou corretas apenas as proposições 04 e 08, demonstrando não dominar os conhecimentos sobre força eletromotriz e geradores, bem como dissipação de calor por efeito Joule, já que esses candidatos desprezaram as proposições corretas 01, 02 e 32. Também não é claro como deduziram estar corretas as proposições 04 e 08, sobre a leitura nos amperímetros e voltímetros, se não foram capazes de identificar em qual circuito a resistência interna é maior. Destacam-se outros grupos que demonstram, também, total desconhecimento sobre o assunto, como um conjunto de 389 candidatos (4,56%) que considerou corretas as proposições incorretas 16 e 64, demonstrando desconhecer que a resistência interna equivalente das pilhas é diferente nas associações em série e em paralelo, ou que respondeu de forma aleatória. Acreditamos que o número de proposições corretas nesta questão (5), e o deficiente domínio do conteúdo abordado contribuíram, de forma associada, para o baixo índice de acertos totais e para o grande número de acertos parciais nesta questão. Ao examinarmos as freqüências de ocorrência de cada proposição, individualmente, verificamos que a proposição 04 foi assinalada como correta por 48% dos candidatos, ao passo que as proposições 02 e 08 foram consideradas corretas por aproximadamente 38% dos candidatos. Esses percentuais caem para 24%, quando consideramos as proposições 01 e 32. Esses resultados e o espalhamento nos acertos parciais configuram a questão como difícil para os candidatos. 12) Duas espiras, uma retangular e outra circular, são colocadas próximas a um fio retilíneo percorrido por uma corrente constante I, como se mostra na figura abaixo. As espiras são submetidas às forças F1 e F2 de maneira a se deslocarem com uma mesma velocidade v , constante, que as afasta do fio. A área da espira retangular é o dobro da área da espira circular. B B B F1 F2 I Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Como o fluxo magnético varia através da área das espiras, uma corrente induzida se estabelece em ambas as espiras. 02. Como a corrente no fio permanece constante, não ocorre variação do fluxo magnético através das espiras e, portanto, nenhuma corrente é induzida nas mesmas. 04. O sentido da corrente induzida na espira circular é horário e na espira retangular é anti-horário. 08. Quanto maior a velocidade com que as espiras se afastam do fio, maiores são as correntes induzidas nas espiras. 16. Parte do trabalho realizado pelas forças F1 e F2 é transformado em calor por efeito Joule nas espiras. 32. Como a área da espira retangular é o dobro da área da espira circular, a corrente induzida na espira retangular é maior do que a corrente induzida na espira circular. 64. As espiras têm áreas diferentes, porém têm a mesma velocidade; assim, o valor da corrente induzida é o mesmo nas duas espiras e, como ambas se afastam do fio, o sentido das correntes induzidas é o mesmo, ou seja, tem sentido horário. Gabarito: 61 (01 + 04 + 08 + 16 + 32) Número de acertos: 45 (0,53%) Grau de dificuldade previsto: Difícil Grau de dificuldade obtido: Difícil OBJETIVO DA QUESTÃO: Identificar e compreender os fenômenos de indução eletromagnética e aplicar as leis de Faraday e de Lenz. SOLUÇÃO 01. Correta. O campo magnético, devido à corrente I, é proporcional ao inverso da distância ao fio; portanto, como as espiras se afastam do fio, o fluxo magnético através das espiras é diferente em cada instante, o que induz correntes nas espiras (lei de Faraday). 02. Incorreta. Contradiz o que afirma, corretamente, a proposição 01, pois a corrente constante no fio produz um campo magnético, cujo sentido e intensidade é diferente em cada ponto do espaço ao redor do fio. 04. Correta. Aplicação direta da Lei de Lenz. 08. Correta, pois maior é a taxa de variação do fluxo magnético através das espiras. 16. Correta. Como há indução de correntes nas espiras, ocorre dissipação de calor por efeito joule, como em qualquer condutor elétrico. Naturalmente, essa energia é fornecida pelo agente externo, responsável pelo deslocamento das espiras. 32. Correta. O fluxo magnético é proporcional à área atravessada pelas linhas do campo magnético. 64. Incorreta. Contradiz o que é corretamente afirmado nas proposições 04 e 32. ANÁLISE DA QUESTÃO A questão envolveu a compreensão da lei de Faraday e da lei de Lenz, e a identificação do fenômeno de indução eletromagnética, produzido por duas espiras de material condutor, sendo afastadas de um fio retilíneo percorrido por uma corrente constante; envolveu, também, compreender e identificar a relação entre a transformação de energia mecânica em eletromagnética, e a transformação desta em calor por efeito Joule, nas espiras. Para a solução completa desta questão, os candidatos deveriam agregar esses conhecimentos, o que exigia dos candidatos habilidade do domínio cognitivo em nível de análise. Era previsível pela Banca que a questão se apresentaria difícil aos candidatos e os resultados mostram que efetivamente assim o foi, pois apenas 0,53% deles obteve acerto total na questão. Esta apresentou o maior espalhamento de respostas da prova de Física, e nos acertos parciais, também. O grupo mais expressivo de vestibulandos (5,47%) identificou apenas as proposições 01 e 04 como corretas, demonstrando algum conhecimento do assunto, mas não sendo capaz de associar a variação do fluxo magnético à área das espiras e à velocidade de deslocamento, nem de considerar a geração de calor por efeito joule. Um segundo conjunto de candidatos em ordem de grandeza (5,20%) considerou corretas apenas as proposições 04 e 16, o que pode indicar falta de atenção na leitura da toda a questão, pois o que afirmam é decorrente da proposição 01, uma vez que a corrente nas espiras e a conseqüente geração de calor por efeito Joule ocorre devido à variação do fluxo magnético. Somente dois outros grupos consideraram a dissipação de calor por efeito Joule nas espiras; os que assinalaram as proposições 01e 16 e as proposições 01, 04 e 16, respectivamente 4,59% e 3,29% dos candidatos. A constatação de vários outros grupos de candidatos (cujos percentuais variam entre 2,20% a 5,47%) com acertos parciais diferenciados, ampliando o espalhamento das respostas, evidencia o pouco conhecimento, por parte da grande maioria dos candidatos, acerca do fenômeno de indução eletromagnética. A análise individual das proposições mostra que a proposição 01 foi considerada correta por 45% dos candidatos; a proposição 04 por 44%, e a proposição 16, por 42% dos candidatos. Já as proposições 08 e 32 foram assinaladas como corretas por 34% e 30% dos candidatos, respectivamente. Isso evidencia que a maior parte dos candidatos desconhece o fato de que quanto maior a velocidade de afastamento das espiras maior é a variação do fluxo magnético, e que o fluxo magnético é diretamente proporcional à área atravessada pelas linhas do campo magnético. Diante desses resultados, fica claro que a questão se apresentou difícil para os candidatos.
