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Esta prova tem por finalidade verificar seus conhecimentos das leis que regem a natureza. Interprete as questões do modo
mais simples e usual. Não considere complicações adicionais por fatores não enunciados. Em caso de respostas numéricas,
admita exatidão com um desvio inferior a 5 %. A aceleração da gravidade será considerada como g = 10 m/s².
01. No dispositivo apresentado na figura 1, funciona um
conjunto conhecido como “filtro
de
velocidades”. As
partículas carregadas entram numa região onde existem
dois campos cruzados: um campo elétrico vertical
(orientado para baixo) e um campo magnético horizontal
(penetrando nas bobinas circulares). As partículas de
determinada velocidade devem atravessar essa região,
sem desvio.
Em relação a essa situação, escolha a opção correta.
A) As partículas positivas ou negativas passarão sem desvio.
B) As partículas positivas ou negativas passarão sem desvio se o
campo magnético for invertido.
C) A velocidade das partículas que atravessam o filtro sem desvio
depende das suas massas.
Figura 1
D) Só as partículas positivas passarão sem desvio.
E) Só as partículas negativas passarão sem desvio.
02. Uma pessoa comprou uma balança de chão e, ao chegar em casa, ansiosa
para controlar o peso, resolve testá-la ainda no elevador. Ela concluiu que a
balança estava com defeito ao notar um aumento de seu peso.
Considerando essas informações, identifique a opção correta.
A) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está subindo com
velocidade constante.
B) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o eleva dor está descendo com
velocidade constante.
C) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está subindo com
aceleração constante.
D) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está descendo com
Figura 2
aceleração constante.
E) A balança está necessariamente com defeito e deve ser trocada em respeito aos direitos do consumidor.
03. Experiências realizadas com a observação de ondas produzidas em cordas esticadas demonstraram que a
velocidade de propagação depende da força de tração nas cordas (T) e da densidade linear da massa (massa por
unidade de comprimento = d). Com essas informações, é possível obter, usando análise dimensional, a fórmula que
possibilita o cálculo da velocidade de propagação em função da tração e da densidade linear de massa.
Identifique a fórmula correta.
A) v =
d
F
B) v =
F
d
C) v =
F 
 
d
2
D) v = Fd
E) v =
F
d
1
04. Os defeitos de refração da visão humana, conhecidos
como hipermetropia e miopia, decorrem de uma
inadequação entre o grau do cristalino e o tamanho do
olho.
As
informações
seguintes
devem
ser
examinadas, tendo em vista as peculiaridades do
funcionamento do olho humano e as técnicas ópticas
usadas para corrigir as suas falhas.
Escolha a alternativa correta.
A) Na cirurgia corretiva da miopia, o grau do cristalino deve
ser aumentado, tendo em vista que o míope não consegue
enxergar bem os objetos distantes.
Figura 3
B) Se um míope decidir usar lentes de contato para enxergar bem os objetos afastados, deverá escolher lentes convergentes.
C) Na cirurgia corretiva da hipermetropia, o grau do cristalino deve ser diminuído, tendo em vista que o hipermétrope não
consegue enxergar bem os objetos afastados.
D) Se um hipermétrope decidir usar lentes de contato para enxergar bem os objetos próximos, deverá escolher lentes
convergentes.
E) Considerando que o grau do olho de um míope é negativo, a lente corretiva para essa falha de refração deverá ser também
negativa.
05. Vemos na figura 04 uma lâmpada incandescente que consome
100 W quando ligada em 220 V. Há algum tempo, era possível
encontrar lâmpadas com especificação de 240 V, 100 W. As
pessoas que preferiam essas lâmpadas garantiam que elas
duravam mais. Os comentários seguintes abordam essa
informação, no sentido de verificar se existe base científica
para tal convicção.
Um deles está correto. Qual?
A) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai
apresentar uma potência menor e conseqüentem ente trabalhar em
condições mais favoráveis. É provável que dure mais.
Figura 4
B) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai apresentar uma potência maior, iluminará mais, mas deverá
durar menos.
C) A resistência da lâmpada de 240 V é maior que a de 220 V, pois as duas desenvolvem a mesma potência (100 W). Se a
resistência é maior, essa lâmpada deverá durar mais.
D) A resistência da lâmpada de 240 V é menor que a de 220 V, pois as duas desenvolvem a mesma potência (100 W). Tendo
menor resistê ncia, deverá provavelmente durar menos.
E) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai apresentar uma corrente maior para poder desenvolver a
mesma potência. Conseqüentemente vai trabalhar em condições mais favoráveis. É provável que dure mais.
2
06. Determinada jogada tem sido observada com freqüência nos jogos recentes de futebol: o arremesso lateral
funcionando como um lançamento na grande área. Na copa do mundo, foi um lance muito usado para criar
chances de gol. Consideremos que os jogadores são de mesma altura de modo que os pontos de lançamento e
recepção estão no mesmo nível. As considerações seguintes referem-se à física envolvida nessa jogada.
Figura 5
Identifique a correta.
A) A velocidade da bola, quando esta toca na cabeça do atacante, é menor do que a velocidade de lançamento.
B) O ângulo de lançamento não influi no alcance. Tudo depende da força do a rremessador.
C) Se o ângulo de lançamento for de 45º, a bola chegará ao atacante com velocidade maior q ue a do lançamento.
D) O arremessador afasta -se da linha lateral e corre antes do lançamento com o objetivo exclusivo de conseguir maior
componente vertical da velocidade.
E) A corrida antes do lançamento não tem qualquer influência, pois o jogador tem de estar parado na hora do arremesso.
07. A figura 6 apresenta a instalação do som de um
automóvel. O som tem dois canais que serão
ligados,
cada
um,
a
dois
alto-falantes.
A
impedância de saída de cada canal é de 8 Ω. A
impedância é uma espécie de resistência e segue
as mesmas regras da associação de resistores em
série e em paralelo. A qualidade do som será
melhor se a impedância de saída de cada canal for
igual à impedância da associação de alto-falantes
ligada a ele. Considerando essas informações,
escolha a alternativa correta.
A) A ligação (A) está correta se os quatro alto-falantes
forem de 8 Ω .
B) A ligação (B) está correta se os quatro alto-falantes
forem de 16 Ω .
C) A ligação (C) está correta se os quatro alto-falantes
forem de 8 Ω .
D) A ligação (D) está correta se os quatro alto-falantes
forem de 8 Ω .
E) A ligação (E) está correta se os quatro alto-falantes forem de 32 Ω .
Figura 6
3
08. Na figura 7, onde as distâncias indicadas são de 8m e 12m , cada automóvel
pesa 800 kgf. O valor do contrapeso proporcionado pelo guindaste deve, em
kgf, ser de
A) 12.000
B) 6.000
C) 10.800
D) 5.400
E) 24.000
09. Na situação da figura 8, rompem-se os cabos
do elevador. Quando as molas são atingidas,
sua deformação máxima é de 0,5 m. Qual a
constante elástica? Despreze o efeito do atrito
nos trilhos do elevador e no movimento de
queda através do ar.
Figura 7
Nas alternativas seguintes, o valor aproximado de K está em 106 N/m.
A) 0,88
B) 1,69
C) 1,76
D) 2,00
E) 0,84
Figura 8
10. Os navios possuem a chamada “marca d’água” que denota o
nível máximo de imersão do casco sem oferecer perigo à
estabilidade
e
flutuação
do
barco.
Os
navios
estão
descarregados, e a marca está bem acima do nível da água.
Quando carregados, esse é o nível máximo que a água pode
alcançar. Analise os critérios delineados a seguir que
pretendem estabelecer regras para determinar a “marca
d’água”. Para ajudar na resposta: uma convicção dos homens
do mar determina que o navio carregado é mais estável que o
vazio.
Figura 9
Escolha a alternativa correta que se refere à situação do navio parado.
A) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o empuxo fique menor que o peso da embarcação, e o centro de
atuação do empuxo fique abaixo do centro de gravidade.
B) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique menor que o empuxo, e o centro de
atuação do empuxo fique abaixo do centro de gravidade.
C) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique i gual ao empuxo.
D) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o centro de atuação do empuxo fique acima do centro de
gravidade e o peso da embarcação seja igual ao empuxo.
4
E) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique menor que o empuxo.
11. O avião da figura 10 está aproximando-se do aeroporto, e um observador, parado na torre de controle, grava o ruído
dos motores para comparar com o barulho que ocorre quando a aeronave está parada.
Figura 10
Qual será o resultado dessa pesquisa?
A) O som gravado com o avião em movimento é mais agudo em comparação ao som emitido quando o avião está parado.
B) O som gravado com o avião em movimento é mais grave em comparação ao som emitido quando o avião está parado.
C) O som gravado com o avião em movimento tem maior comprimento de onda em comparação ao som emitido quando o
avião está parado.
D) O som chega ao microfone com maior velocidade quando o avião está em movimento do que quando está parado.
E) O som chega ao microfone com menor velocidade quando o avião está em movimento do que quando está parado.
12. Um caça a 612 km/h dispara um míssil que tem velocidade de 792 km/h quando lançado de uma base terrestre fixa
em direção a outro jato que se move a 540 km/h, no mesmo nível. O alvo não percebe o ataque e mantém
velocidade constante. A distância entre as aeronaves, no instante do disparo, é de 1,2 km.
Figura 11
O tempo para o impacto, em segundos, e a distância percorrida pelo míssil, em metros, valem respectivamente
A) 10; 3900.
B) 4; 2250.
D) 6; 1200.
5
C) 8; 2500.
E) 5; 1950.
Nas questões de 13 a 20, assinale na coluna I, as afirmativas verdadeiras e, na coluna II, as falsas.
13. A figura 12 mostra a “inseparabilidade” dos pólos magnéticos.
Por mais que se divida uma barra magnetizada, cada pedaço
apresentará sempre os pólos norte e sul. Estamos procurando
explicações para esse fato intrigante.
Figura 12
I
II
0
0
No momento em que partimos um ímã, as duas partes influenciam-se mutuamente, produzindo novos
pólos.
1
1
A barra magnetizada é uniformemente constituída ao longo de seu volume. A divisão da barra não
afetará essa uniformidade, e as propriedades das partes deverão ser iguais às propriedades do todo.
2
2
O magnetismo da barra resulta das correntes criadas pelo movimento orbital dos elétrons nos átomos.
Esse movimento perm anece quando a barra é partida. Desse modo, as partes apresentam o mesmo
tipo de magnetismo do todo.
3
3
Os pólos permanecem após a separação porque têm propriedades similares às cargas elétricas.
Podemos comparar cargas positivas e negativas com pólos “norte” e “sul”. Do mesmo modo que cargas
iguais se repelem, pólos iguais se repelem; cargas diferentes se atraem, o mesmo ocorrendo com pólos
diferentes.
4
4
O trabalho realizado no momento da divisão de uma barra magnetizada é aplicado na criação das
partes com polaridades distintas. Se as barras fossem separadas por tração, os pólos seriam
separados.
14. Uma curiosidade na figura 13: na curva, o ciclista se inclina
para o centro da curva e o ônibus, para fora.
Qual a explicação?
I
II
0
0
O motor do ônibus favorece a atuação da força
centrífuga, o que não acontece com o ciclista, e
nele atua a força centrípeta.
1
1
Nos dois casos, atua a força centrífuga, mas o
homem, usando sua experiência, compensa o
seu efeito, inclinando-se para o centro.
2
2
Figura 13
No ônibus, o atrito dos pneus com o chão faz o papel da força centrípeta, e a inércia provoca a inclinação
para fora da curva. O homem se inclina para ajudar na formação da força centrípeta necessária para
completar a curva.
3
3
Nos dois casos, só atua a força centrípeta, mas o homem, usando sua experiência, favorece o seu efeito,
inclinando-se para o centro. O ônibus não tem mecanismo para se inclinar para o centro e é levado a fugir
do centro pela inércia.
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4
4
A figura 13 deve ter sido montada porque a ação de uma mesma força, no caso a centrífuga, não pode
produzir efeitos diferentes.
15. Fenômenos físicos que interferem no congelamento superficial
dos lagos. (Figura 14)
I
II
0
0
A dilatação anômala da água entre 0 e 4ºC.
1
1
O fato de a densidade do gelo ser menor do que a
da água.
2
2
A transferência de calor por convecção.
3
3
O ponto de fusão do gelo.
4
4
O fato de o gelo ser bom isolante térmico.
Figura 14
16. A seqüência, na figura 15, mostra que
I.
um fio de aço envolve um bloco de gelo e suspende
um p eso.
II.
o fio começa a penetrar no gelo.
III.
a penetração do fio é maior.
IV.
o fio já atravessou mais da metade do bloco.
V.
o fio está praticamente fora do gelo.
VI
o fio saiu do gelo.
Conclusão.
O fio atravessou o gelo, mas este está intacto.
Figura 15
É mágica?
Desejamos uma explicação, baseada nos princípios da física para esse fenômeno.
I
II
0
0
Figura 15
A pressão na área de apoio do fio é grande e provoca aumento do ponto de fusão do gelo. Depois que o
fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
1
1
O fio é muito fino e vai cortando o gelo. Depois que o fio passa, as partes de gelo separadas voltam a se
unir por afinidade química e pela baixa temperatura.
2
2
O frio do gelo provoca contração no fio e este vai apertando o gelo provocando sua ruptura. Depois da
penetração, em contato com o ar mais quente, o gelo volta a se unir.
3
3
O aço do fio é geralmente mais frio que o meio ambiente e vai produzindo um derretimento do gelo na
área de apoio. Depois que o fio passa, o gelo volta a se solidificar por estar agora em região mais
quente.
4
4
A pressão na área de apoio do fio é grande e provoca diminuição do ponto de fusão do gelo. Depois que
o fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
7
o fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
17. Explicação de Newton para a refração da luz: “Quando as partículas da
luz aproximam -se de um meio transparente, a atração gravitacional faz
aumentar a componente da velocidade perpendicular à superfície de
separação. Desse modo, ao penetrar num meio mais denso, os raios de luz
aproximam -se da normal”.
Vamos criticar essa concepção?
I
II
0
0
A figura 16 mostra que Newton estava certo. Ao
aumentar a componente vertical da velocidade, o
ângulo com a normal diminui.
1
1
Se a componente vertical aumentar, a velocidade
aumenta. Assim, a velocidade no vidro é maior que no
ar, o que contraria resultados experimentais. Newton
estava errado.
2
2
Figura 16
O raciocínio de Newton pressupõe que a luz é formada por partículas. Sabemos que a luz é uma onda
eletromagnética. Portanto, Newton estava errado.
3
3
Newton estava certo ao concluir que a luz, ao passar para um meio mais denso, aproxima-se da
normal. Estava equivocado ao supor que a velocidade seria maior num meio mais denso.
4
4
Newton estava errado. A componente da velocidade, perpendicular à superfície de separação dos
meios, aumentaria enquanto a luz estivesse se aproximando da superfície. Ao penetrar, a velocidade
diminuiria pela ação do atrito. É impossível afirmar se a velocidade final, dentro do meio mais denso, é
maior ou menor. Só a experimentação pode resolver esse impasse.
18. Os engenheiros sabem que a altura de sucção do
bombeamento de água não pode ser muito grande. Há
um limite estabelecido pelas leis da física. A figura 17
apresenta uma instalação comum em nossos edifícios.
A, H e h representam alturas verticais do fundo do
tanque, da válvula de pé de poço e do nível da água em
relação ao ponto de entrada do cano de sucção na
bomba.
Considere essa configuração de bombeamento para as
proposições seguintes.
I
II
0
0
Desprezando-se as perdas por atrito, o
valor máximo de h é 10 m.
1
1
Desprezando-se as perdas por atrito, o
Figura 17
valor máximo de A é 10 m.
2
2
Para um melhor funcionamento da bomba, h deve ser muito menor que H.
8
3
3
Para um melhor funcionamento d a bomba, H deve ter um valor mais próximo possível de A.
4
4
Desprezando-se as perdas por atrito, o valor máximo de H é 10 m.
19. Num laboratório de balística, para se determinar a velocidade do
projétil ao sair de uma arma, usa-se o chamado “pêndulo b alístico”.
A bala é disparada num bloco de madeira, suspenso num fio de
comprimento L, e mede-se o ângulo de elevação θ (<45º). A massa
do bloco é determinada antes (m) e depois do impacto (M).
As alternativas seguintes foram elaboradas para a análise desse
procedimento.
I
II
0
0
A velocidade da bala pode ser calculada com
M
(M − m)
1
1
)
A velocidade da bala é menor que
M
(M − m)
2
(
2 g L 1 - sen θ .
2 g L (1 − cosθ )
2
A velocidade da bala é igual a
Figura 18
(M − m)
2 g L (1 − cos θ )
M
3
3
M
A velocidade da bala é menor que
4
4
A velocidade da bala é igual a
(M − m)
M
(M − m)
(
2 g L 1 − senθ
)
2 g L (1 − tanè)
20. Considere um satélite em órbita terrestre (raio = R).
A velocidade (v) deve ser adequada à altura da órbita (h)
(Figura 19). A distância entre o satélite e o centro da
Terra (r) deve ser tal que a força de atração gravitacional
faça o papel de força centrípeta.
Os gráficos traçados a seguir relacionam essas grandezas.
Figura 19
I
0
II
0
O gráfico (I) está correto.
9
1
1
O gráfico (II) está correto.
2
2
O gráfico (III) está correto.
3
3
O gráfico (IV) está correto.
4
4
O gráfico (V) está correto.
10