UFRGS 2017resolvida

UFRGS 2017
RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Prof. Giovane Irribarem de Mello
1. Considere que uma pedra é lançada verticalmente para
cima e atinge uma altura máxima H. Despreze a resistência do ar e considere um referencial com origem no
solo e sentido positivo do eixo vertical orientado para cima.
Assinale o gráfico que melhor representa o valor da
aceleração sofrida pela pedra, desde o lançamento até o
retorno ao ponto de
!
2. Um atleta, partindo do repouso, percorre 100 m em uma
pista horizontal retilínea, em 10 s, e mantém a aceleração
constante durante todo o percurso. Desprezando a resistência do ar, considere as afirmações abaixo, sobre esse
movimento.
[email protected]
RESOLUÇÃO DAS QUESTÃO 1.
A aceleração a qual a pedra está submetida é a aceleração gravitacional (g), e como é desprezada a resistência
do ar, essa aceleração é constante. Porém não podemos
esquecer de que foi definido no enunciado um referencial.
Este referencial tem seu eixo positivo voltado para cima a
partir do solo, portanto, qualquer vetor orientado para cima
terá um sinal positivo (+) para os valores dessa grandeza
e se voltado para baixo negativo (-). Como a aceleração
gravitacional é um vetor orientado para baixo então seu
valor será negativo e constante como definido anteriormente.
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2.
I - A afirmação está correta!
Para determinar a velocidad média usamos a equação:
d 100
! vm =
=
= 10m / s
Δt 10
Para passar para km/h basta multiplicar o resultado por
3,6! Com isso obtemos a resposta 10x3,6 = 36 km/h.
II - A afirmação está errada!
Dados fornecidos: v0 = 0; Δt = 10 s e vm = 10 m/s.
Vamos primeiro determinar a velocidade final (vf).
v + vf
0 + vf
! vm = 0
→ 10 =
→ v f = 20m / s
2
2
v − v0
Δv
20 − 0
!a =
→a= f
→a=
= 2m / s2
Δt
Δt
10
III - A afirmação está errada!
O módulo da sua maior velocidade instantânea é a velocidade final determinada na afirmação II e que vale 20 m/s.
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3.
Para determinar a massa do corpo usamos a Segunda Lei
de Newton FR = m.a, porém precisamos antes da aceleração.
Observe que no enunciado foi informada a variação da velocidade (Δv = 10m/s) e o intervalo de tempo (Δt = 2 s) em
que ocorreu essa variação da velocidade.
Δv
10
!a =
→a=
→ a = 5m / s2
Δt
2
Agora podemos calcular a massa do corpo. Como nos foi
dado que apenas uma única força está sob a ação no
corpo, esta força será a própria força resultante!
FR = m.a
20 = m.5
m = 4 kg
Resposta letra B.
I - O módulo de sua velocidade média é 36 km/h.
II - O módulo de sua aceleração é 10 m/s2.
Ill - O módulo de sua maior velocidade instantânea é 10 m/
s.
Quais estão carretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas I e II.
(B) Apenas II.
(E) I, II e III.
(C) Apenas III.
3. Aplica-se uma força de 20 N a um corpo de massa m. O
corpo desloca-se em linha reta com velocidade que aumenta 10 m/s a cada 2s.
Qual o valor, em kg, da massa m?
(A) 5.
(B) 4.
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(C) 3.
(D) 2.
(E) 1.
!2
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4. Em voos horizontais de aeromodelos, o peso do modelo
é equilibrado pela força de sustentação para cima, resultante da ação do ar sobre as suas asas.
Um aeromodelo, preso a um fio, voa em um círculo horizontal de 6 m de raio, executando uma volta completa a
cada 4 s.
Sua velocidade angular, em rad/s, e sua aceleração centrípeta, em m/s2, valem, respectivamente,
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4.
Para determinar a velocidade angular usamos a equação:
2π
2π
π
!ω =
→ω=
→ ω = rad / s
T
4
2
Já a determinação da aceleração centrípeta nos obriga a
determinar o valor da velocidade linear dada pela equação:
v = 𝛚.R = (𝜋/2).6 = 3𝜋 m/s
(A) 𝜋 e 6𝜋2.
(C) 𝜋/2 e 𝜋2/4.
(E) 𝜋/4 e 𝜋2/16.
Com isso podemos determinar agora a aceleração
centrípeta através da equação:
(B) 𝜋/2 e 3𝜋2/2.
(D) 𝜋/4 e 𝜋2/4.
( )
5. A figura abaixo representa dois planetas, de massas m1
e m2, cujos centros estão separados por uma distância D,
muito maior que os raios dos planetas.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5.
Para determinar a razão entre as massas vamos igualar
os módulos das forças gravitacionais sobre o terceiro corpo colocado em P, já que a resultante das forças exercidas
pelos corpos 1 e 2 sobre o terceiro corpo é zero!
m .m
m .m
m1
m2
F1,3 = F2,3 → G 1 2 3 = G 2 2 3 →
=
2
2
d1
d2
D
2D
!
Sabendo que é nula a força gravitacional sobre uma
terceira massa colocada no ponto P, a uma distância D/3
de m1, a razão m1/m2 entre as massas dos planetas é
(A) 1/4.
(B) 1/3.
(C) 1/2.
(D) 2/3.
(E) 3/2.
Instrução: O enunciado abaixo refere-se às questões 06 e
07.
A figura (i) esquematiza a trajetória de duas partículas, l e
2, em rota de colisão inelástica, a ocorrer no ponto P; a
figura (ii) representa cinco possibilidades de trajetória do
centro de massa do sistema após a colisão.
!
As massas e módulos das velocidades das partículas 1 e
2 são, respectivamente, m e 2v0, e 2m e V0.
6. Na figura (ii), a trajetória que melhor descreve o movimento final é a de número
(A) I.
(B) II.
(C) III.
(D) IV.
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(B) 4v0cosθ.
(E) (4/3)v0cosθ.
( ) ( )
3
!
m1
D2
9
=
m2
4D2
9
(C) v0tanθ.
!3
3
m
1
→ 1=
m2 4
Resposta da letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6.
Para determinar a trajetória das partículas pós a colisão
inelástica (os dois corpos saem juntos) temos que determinar a orientação do vetor quantidade de movimento
após a colisão.
Para isso devemos antes determinar também as quantidades de movimento de cada uma das partículas antes da
colisão.
Q1 = m1v1 = m.2v0 = 2mv0
Q2 = m2v2 = 2m.v0 = 2mv0
Observamos que os módulos das quantidades de movimento das duas partículas são iguais, isso indica que os
vetores que tem a mesma orientação do vetor velocidade
(por definição), terão o mesmo tamanho como mostrado
na figura 1 abaixo!
!
Q1
!
Q2
!
Q2
!
Q1
!
Q
(E) V.
7. Sendo a colisão perfeitamente inelástica, o módulo da
velocidade final das partículas é
(A) 4v0senθ.
(D) (4/3)v0senθ.
2
3π
v2
3π 2
! aC =
→ aC =
→ aC =
m / s2
R
6
2
Resposta da letra B.
!
!
fig. 1
fig. 2
Já na figura 2 usando a regra do paralelogramo dos vetores, encontramos a orientação
do vetor resultante da
!
quantidade de movimento ! Q após a colisão que está de
acordo com o vetor III da figura (ii) do enunciado.
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7.
Para determinar a velocidade final das partículas temos
que usar a Lei de Conservação da Quantidade de Movimento: Qantes = Qdepois
Decompondo as duas quantidades de movimento das partículas 1 e 2 em relação à horizontal temos:
Q1 = 2mv0.cos θ e Q2 = 2mv0.cos θ; Então teremos:
Q1 + Q2 = Qf → 2mv0.cos θ + 2mv0.cos θ = (m1+m2).vf
4mv0.cos θ = (m+2m).vf → 4mv0.cos θ = 3m.vf
vf = (4/3)mv0.cos θ
Resposta letra E.
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Instrução: O enunciado abaixo refere-se às questões 08 e
09.
Uma partícula de 2 kg está inicialmente em repouso em x
= 0 m. Sobre ela atua uma única força F que varia com a
posição x, conforme mostra a figura abaixo.
8. Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a
partícula desloca-se desde x = 0 m até x = 4 m?
(A) 24.
(B) 12.
(C) 6.
(D) 3.
(E) 0.
9. Os valores da energia cinética da partícula, em J, quando ela está em x = 2 m e em x = 4 m, são, respectivamente,
(A) 0 e 12.
(D) 6 e 6.
(B) 0 e 6.
(E) 6 e 12.
(C) 6 e 0.
10. A figura abaixo mostra um fluido incompressível que
escoa com velocidade V1 através de um tubo horizontal de
seção reta A1 e atravessa, com velocidade V2, um trecho
estrangulado de seção reta A2 = A1/4.
Nessa situação, a razão entre os módulos das velocidades
V2/V1 é
(A) 4.
(B) 2.
(C) 1.
(D) 1/2.
(E) 1/4.
11. Quando se fornece calor a uma substância, podem
ocorrer diversas modificações decorrentes de propriedades térmicas da matéria e de processos que envolvem a
energia térmica.
Considere as afirmações abaixo, sobre processos que
envolvem fornecimento de calor.
I - Todos os materiais, quando aquecidos, expandem-se.
II - A temperatura de ebulição da água depende da pressão.
Ill - A quantidade de calor a ser fornecida, por unidade de
massa, para manter o processo de ebulição de um líquido,
é denominado calor latente de vaporização.
Quais estão carretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas II e III.
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(B) Apenas II.
(E) I, II e III.
(C) Apenas III.
!4
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8.
Para determinar o trabalho realizado sobre a partícula,
apenas obtemos o valor da área do gráfico abaixo da reta
que aparece no intervalo mencionado de 0 a 4m.
Para determinar a área podemos calcular a área do triângulo usando a equação:
W = A = bxh/2 = 4x6/2 = 12J
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9.
Para determinar o valor da energia cinética em x = 2 m
podemos usar o Teorema do Trabalho-Energia.
W = ΔEC
O trabalho determinamos novamente pelo calculo da área
do gráfico! W = bxh/2 = 2x6/2 = 6J
A energia cinética inicial vale zero, pois o objeto está
inicialmente em repouso!
6 = ECf - ECi → 6 = ECf - 0 → ECf = 6J
Agora usando os dados da questão anterior podemos determinar a energia cinética em x = 4 m da mesma forma.
W = ΔEC
12 = ECf - ECi → 12 = ECf - 0 → ECf = 12 J
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10.
Para resolver essa questão temos que lembrar que a vazão de um líquido que entra em um tubo é a mesma que
sai! Com isso podemos usar a equação da vazão (Z) para
igualar ela nos trechos de área maior com o de área menor.
V
!Z =
Δt
Resolvendo…
V V
Ah
Ah
Z1 = Z 2 → 1 = 2 → 1 1 = 2 2 → A1v1 = A 2v 2
Δt Δt
Δt
Δt
!
v 2 A1 A1
=
=
=4
v1 A 2 A1 4
Observação 1: h/Δt podemos considerar a velocidade de
escoamento do líquido! Lembrando que o h é o tamanho
da extensão a qual o líquido se desloca horizontalmente.
Observação 2: Esta questão está com o conteúdo fora do
programa dado pela própria UFRGS, de acordo com o manual do candidato. No link abaixo, não aparece o conteúdo
HIDRODINÂMICA, a qual a questão se refere.
h t t p : / / w w w. u f r g s . b r / c o p e r s e / c o n c u r s o - v e s t i b u l a r /
vestibular-2017/concurso-vestibular-2017/
ManualdoCandidatoCV2017pgina1.pdf
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11.
Analisando as afirmações temos:
I - A afirmação está errada, por exemplo a água quando
aquecida de 0oC a 4oC se contrai ao invés de se expandir.
II - A afirmação está correta, pois a água entra em ebulição
a 100oC a 1 atm apenas. Se, por exemplo, a pressão diminuir sobre a superfície da água, sua temperatura de
ebulição também se reduz!
III - A afirmação está correta, pois de acordo com a equação do calor latente temos: Q = m.L
Portanto se tivermos: Q/m = L
Obs.: Onde L é o calor latente.
Como dado na afirmação!
Resposta letra D.
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12. Considere que certa quantidade de gás ideal mantida
a temperatura constante, está contida em um recipiente
cujo volume pode ser variado.
Assinale a alternativa que melhor representa a variação da
pressão (p) exercida pelo gás, em função da variação do
volume (V) do recipiente.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12.
Para determinar o gráfico correto temos que saber que
tipo de relação a pressão e volume de um gás possuem à
temperatura constante. Para isso analisamos a Lei Geral
dos Gases: p.V = n.R.T
Para um gás confinado em um recipiente o número de
mols (n) é constante e (R) é uma constante universal
dos gases. Como a temperatura também é constante,
todo o lado esquerdo pode ser representado por um
produto de três constantes que podemos chamar de “c”.
p.V = c → p = c/V
Analisando essa expressão acima, percebemos que a
pressão e o volume são inversamente proporcionais o
que nos permite saber que o gráfico deve ser de uma
curva hiperbólica como o da letra A.
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13.
Analisando as afirmações a partir do diagrama p x T dado, temos que:
I - A afirmação está correta, pois a sublimação é uma
passagem do estado sólido para o gasoso, e como está
mostrado no diagrama se tomarmos pressões maiores
que pa a substância passa do estado sólido para o líquido (fusão) e não sublimação.
II - A afirmação está correta, pois se reduzirmos a pressão a partir do estado “b" quando a temperatura for
constante a substância vaporiza (fig. 1) e se aumentarmos a temperatura da substância a partir do estado “b"
sob pressão constante (isobárica), ela se vaporiza também (fig. 2)!
!
13. Qualquer substância pode ser encontrada nos estados
(ou fases) sólido (S), líquido (L) ou gasoso (G), dependendo das condições de pressão (p) e temperatura (T) a que
está sujeita. Esses estados podem ser representados em
um gráfico p x T, conhecido como diagrama de fases, como o mostrado na figura abaixo, para uma substância
qualquer.
!
!
fig. 1
fig. 2
III - A afirmação está correta, pois a substância indo do
estado “c" para o “d" sob pressão constante vai passar
do estado líquido para o solido (solidificação).
Resposta letra E.
!
As regiões de existência de cada fase estão identificadas
por (S), (L) e (G), e os pontos a, b, c e d indicam quatro
estados distintos de (p,T).
Considere as seguintes afirmações.
I - A substância não pode sublimar, se submetida a pressões constantes maiores do que pa.
II - A substância, se estiver no estado b, pode ser vaporizada por transformações isotérmicas ou isobáricas.
Ill - A mudança de estado c → d é isobárica e conhecida
como solidificação.
Quais estão carretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas I e III.
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(B) Apenas II.
(E) I, lI e III.
(C) Apenas III.
!5
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14. Observe a figura abaixo.
!
A figura mostra dois processos, I e II, em um diagrama
pressão (P) x volume (V) ao longo dos quais um gás ideal
pode ser levado do estado inicial i para o estado final f.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14.
Analisando as transformações que o gás sofre nos dois
processos podemos concluir na primeira lacuna que:
A variação da energia interna nos dois processos deve ser
igual, pois a energia interna de um gás está relacionada
com a temperatura do mesmo, portanto, a temperatura inicial para os dois processos é a mesma e a temperatura final também tem um valor idêntico para os dois processos!
Essa conclusão pode ser entendida pelo produto pxV no
ponto inicial de ambos os processos, que dá o mesmo valor e da mesma forma no ponto final.
Na segunda lacuna vemos que o trabalho realizado pelo
processo I é menor que no processo II. Isto pode ser entendido comparando as áreas abaixo dos processos, como
mostrado nas figuras 1 e 2 abaixo.
De acordo com a 1a Lei da Termodinâmica, a variação da
energia interna é ........ nos dois processos. O trabalho WI
realizado no processo I é ........ que o trabalho WII realizado no processo II.
(A) igual - maior
(C) igual - igual
(E) diferente - menor
A2
A1
(B) igual - menor
(D) diferente - maior
!
15. Seis cargas elétricas iguais a Q estão dispostas, formando um hexágono regular de aresta R, conforme mostra a figura abaixo.
!
fig. 1
fig. 2
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15.
Analisando cada uma das afirmações temos:
I - A afirmação está errada, pois cada carga produz um vetor campo elétrico no centro do hexágono cuja soma vetorial é zero de acordo com a figura abaixo.
!
Com base nesse arranjo, sendo k a constante eletrostática, considere as seguintes afirmações.
I - O campo elétrico resultante no centro do hexágono tem
módulo igual a 6kQ/R2.
II - O trabalho necessário para se trazer uma carga q, desde o infinito até o centro do hexágono, é igual a 6kQq/R.
Ill - A força resultante sobre uma carga de prova q, colocada no centro do hexágono, é nula.
Quais estão correias?
(A) Apenas I.
(C) Apenas I e III.
(E) I, II e III.
(B) Apenas II.
(D) Apenas II e III.
!
Lembre-se de que as cargas positivas produzem um vetor
de campo apontado para longe delas e como o centro tá a
mesma distancia de todas e elas possuem a mesma quantidade de carga o módulo do campo é igual para todas.
II - A afirmação está certa, pois o trabalho é dado por:
W = q.ΔU; no infinito definimos o potencial como nulo, então para determinar a diferença de potencial (ΔU), precisamos determinar o potencial no centro do hexágono.
Como o potencial é uma grandeza escalar, basta apenas
somar os potenciais gerados de cada uma das cargas e
este é dado pela equação:
Q
!U = k
d
Como são seis cargas teremos um potencial no centro
Q
igual a ! U = 6k .
d
Com isso o trabalho será:
W = q.ΔU = q.(Ucentro - Uinfinito) = q.(6kQ/d - 0) = 6kQq/d
III - A afirmação está correta, pois de acordo com a Lei de
Coulomb, a distância da carga q as outras é a mesma e o
produto entre a carga q e as outras é o mesmo, portanto
gerando vetores semelhantes ao da figura acima e resultando em uma força resultante nula.
Resposta letra D.
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!6
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16. A diferença de potencial entre os pontos (i) e (ii) do circuito abaixo é V.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16.
Para determinar a potência precisaremos determinar antes
a resistência equivalente do circuito, e esta será feita em
etapas abaixo.
1a - Os dois resistores de cima e os dois de baixo do circuito estão em serie e sua resistência equivalente já está
dada em um novo circuito abaixo.
!
Considerando que todos os cinco resistores têm resistência elétrica R, a potência total por eles dissipada é
(A) 2V2/R.
(B) V2/(2R).
(C) V2/(5R).
(D) 4V2/R2.
(E)V2/(4R2).
!
17. A figura (i) abaixo esquematiza um tubo de raios catódicos. Nele, um feixe, de elétrons é emitido pelo canhão
eletrônico, é colimado no sistema de foco e incide sobre
uma tela transparente que se ilumina no ponto de chegada. Um observador posicionado em frente ao tubo vê a
imagem representada em (ii). Um ímã é então aproximado
da tela, com velocidade constante e vertical, conforme
mostrado em (iii).
!
Assinale a alternativa que descreve o comportamento do
feixe após sofrer a influência do ímã.
(A) O feixe será desviado seguindo a seta 1.
(B) O feixe será desviado seguindo a seta 2.
(C) O feixe será desviado seguindo a seta 3.
(D) O feixe será desviado seguindo a seta 4.
(E) O feixe não será desviado.
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!
No circuito acima temos três resistências em paralelo e
para achar a equivalente entre as três usamos a equação
abaixo.
1
1
1
1
1 1 1 1+ 2 + 1 4
2
=
+
+
=
+ +
=
=
=
Req R1 R2 R3 2R R 2R
2R
2R R
!7
1
2
R
= → Req =
Req R
2
Para então determinar a potência usamos a equação abaixo e chagamos a resposta.
P = V2/R = V2/R/2 = 2V2/R
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17.
Para determinar o comportamento do feixe de elétrons,
devemos usar a regra da mão direita como mostrado na figura abaixo.
!
Observe que seus quatro dedos paralelos (figura acima)
devem estar direcionados para cima como indica o polo
norte do ímã e o dedão deve estar apontado para a sua
direita, que é pra onde se desloca o feixe de elétrons.
Olhando do referencial da figura (ii) as partículas serão
desviadas para a esquerda do ponto na tela porque são
elétrons e a força é orientada pelas costas da mão direita.
Mas este referencial não é o solicitado no enunciado, pois
a figura (iii) é o outro lado da tela na figura (ii), portanto o
lado esquerdo do ponto no meio da tela na figura (ii) é dado pela orientação da seta 2 na figura (iii).
Resposta letra B.
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18. O observador, representado na figura, observa um imã
que se movimenta em sua direção com velocidade constante. No instante representado, o ima encontra-se entre
duas espiras condutoras, 1 e 2, também mostradas na figura.
!
Examinando as espiras, o observador percebe que
(A) existem correntes elétricas induzidas no sentido horário em ambas espiras.
(B) existem correntes elétricas induzidas no sentido antihorário em ambas espiras.
(C) existem correntes elétricas induzidas no sentido horário na espira 1 e anti-horário na espira 2.
(D) existem correntes elétricas induzidas no sentido antihorárío na espira 1 e horário na espira 2.
(E) existe apenas corrente elétrica induzida na espira 1, no
sentido horário.
19. Na figura abaixo, O representa um objeto real e I sua
imagem virtual formada por uma lente esférica.
!
Assinale a alternativa que preenche as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Com base nessa figura, é carreto afirmar que a lente
é ........ e está posicionada ........ .
(A) convergente - à direita de I
(B) convergente - entre O e I
(C) divergente - à direita de I
(D) divergente - entre O e I
(E) divergente - à esquerda de O
20. Um feixe de luz monocromática atravessa a interface
entre dois meios transparentes com índices de refração n1
e n2, respectivamente, conforme representa a figura abaixo.
!
Com base na figura, é carreto afirmar que, ao passar do
meio com n1 para o meio com n2 a velocidade, a frequência e o comprimento de onda da onda, respectivamente,
(A) permanece, aumenta e diminui.
(B) permanece, diminui e aumenta.
(C) aumenta, permanece e aumenta.
(D) diminui, permanece e diminui.
(E) diminui, diminui e permanece.
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!8
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18.
Para responder a questão temos que lembrar da Lei de
Faraday-Lenz, que diz que só existirá corrente induzida
nas espiras se houver variação do fluxo magnético, porém
isso se consegue se houver um movimento relativo entre o
ímã e as espiras. No caso da figura do enunciado o ímã se
aproxima da espira 1 e afasta da 2, induzindo correntes
elétricas em ambas. Já as correntes induzidas tem sentido
que também obedecem a Lei, sendo que a corrente induzida cria um campo que se opõe ao fluxo magnético sobre
a mesma. No caso para a espira 1 com a aproximação do
ímã, o fluxo aumenta e a espira tenta impedir esse aumento gerando um pólo que repele o ímã, no caso um NORTE
na face voltada para o ímã e um SUL na face voltada para
o observador (fig. 1). As setas colocadas nas pontas da letra “S" indicam o sentido da corrente na espira 1 (horário).
!
!
Fig. 1
Fig. 2
Já para a espira 2 o ímã se afasta reduzindo o fluxo magnético, e novamente pela Lei, na espira aparece uma corrente induzida que vai impedir do fluxo se reduzir, porém
para isso a espira deve atrair o ímã surgindo então um pólo NORTE na face da espira que fica voltada para o observador como mostrado na figura 2. Nesta figura foi colocado as setas nas extremidades das letra “N" para indicar o
sentido da corrente induzida na espira 2 (anti-horário).
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19.
De acordo com a figura mostrada na questão a imagem
conjugada pela lente é MENOR que o objeto, o que nos
permite concluir que é uma lente divergente quem a produz e esta deve estar à direita de I conforme a figura abaixo.
!
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20.
A partir da Lei de Snell-Descartes podemos verificar que o
índice de refração do meio 2 (n2) é maior que o do meio 1
(n1) seguindo o raciocínio abaixo.
n
! n1.sen θ1 = n2 .sen θ2 → sen θ2 = 1 .sen θ1
(1)
n2
Quanto maior o ângulo maior o seno do mesmo, então
analisando a figura vemos que θ2 < θ1, então, sen θ2 < sen
θ1. Para que este sen θ2 seja menor a razão n1/n2 da expressão (1) tem que ser menor que 1 e para isso o n2 > n1.
Como o índice de refração de um meio é dado por: n = c/v
então a velocidade é dada por v = c/n, portanto quanto
maior o índice refração menor a velocidade da luz em um
meio. Em relação a questão a velocidade da luz diminui ao
passar do meio 1 para o 2.
Já a frequência da luz só se altera com mudanças na fonte
de luz, o que não ocorre na questão portanto a frequência
permanece a mesma.
Já o comprimento de onda diminui porque a velocidade é
proporcional ao comprimento de onda dado pela equação
v = 𝜆.f.
Resposta letra D.
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
21. Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge
um anteparo, conforme representa a figura (i) abaixo.
!
Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem
que contém regiões iluminadas intercaladas, cujas intensidades diminuem a partir da região central, conforme mostra a figura (ii) abaixo.
!
O fenómeno óptico que explica o padrão da imagem formada pela luz é a
(A) difração.
(D) reflexão.
(B) dispersão.
(E) refração.
(C) polarização.
22. A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapasões.
!
Considere as afirmações abaixo.
I - A onda sonora que tem o maior período é a produzida
pelo diapasão d1.
II - As ondas produzidas pêlos três diapasões, no ar, têm
velocidades iguais.
Ill - O som mais grave é o produzido pelo diapasão d3.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21.
A luz ao incidir sobre o fio de cabelo ela contorna o mesmo
para produzir o padrão indicado na figura (ii), este comportamento exibido pela luz ao contornar um obstáculo é chamado de DIFRAÇÃO.
Portanto resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22.
Analisando as afirmações:
I - A afirmação está correta, pois para determinar o período
da onda usamos a equação T = 1/f.
Como o período é inversamente proporcional à frequência,
então a frequência menor terá o maior período como mostrado nos cálculos abaixo!
Calculando:
1
1
T1 = =
= 0,0038s
f1 264
! T2 =
1
1
=
= 0,0028s
f2 352
T3 =
1
1
=
= 0,0022s
f3 440
II - A afirmação está correta, pois as ondas se propagam
no mesmo meio, e portanto, não alterando a velocidade.
III - A afirmação está errada, pois sons graves possuem
frequência menores, portanto o som mais grave é produzido pelo diapasão d1.
Resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23.
Para determinar a idade do objeto de madeira precisamos
determinar quantas meias-vidas transcorreram, e para isso
usamos a equação da meia-vida:
! m' =
(B) Apenas II.
(E) I, lI e III.
(C) Apenas III.
23. Os seres, quando vivos, possuem aproximadamente a
mesma fração de carbono-14 (14C), isótopo radioativo do
carbono, que a atmosfera. Essa fração, que é de 10 ppb
(isto é, 10 átomos de 14C para cada bilhão de átomos de
C), decai com meia-vida de 5.730 anos, a partir do instante em que o organismo morre. Assim, o 14C pode ser usado para se estimar o tempo decorrido desde a morte do organismo.
2n
o m’ será a quantidade de átomos no momento em que foi
encontrado o pedaço de madeira, m0 a quantidade inicial e
n o numero de meias-vidas que se transcorreram.
Quais estão carretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas I e II.
m0
! m' =
m0
n
2
→ 0,625 =
10
10
→ 2n =
→ 2n = 16 → 2 n = 2 4 → n = 4
n
0,625
2
Portanto, se transcorreu 4 meias-vidas e sabendo que a
meia-vida do carbono-14 é de 5730 anos, então a resposta será:
t = 5730x4 = 22920 anos
Resposta letra E.
Aplicando essa técnica a um objeto de madeira achado
em um sítio arqueológico, a concentração de 14C nele encontrada foi de 0,625 ppb. Esse valor indica que a idade
aproximada do objeto é, em anos, de
(A) 1.432.
(D) 15.280.
UFRGS 2017
(B) 3.581.
(E) 22.920.
(C) 9.168.
!9
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
24. Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a 600 nm, isto é, 600x10-9 m.
São dadas a velocidade da luz no ar, c = 3,0x108 m/s, e a
constante de Planck, 6,6x10-34 J.s.
Os valores que melhor representam a frequência da radiação e a energia de cada fóton são, respectivamente,
(A) 50 Hz e 3,3x10-32 J.
(B) 50 Hz e 1,32x10-35 J.
(C) 180 Hz e 1,2x10-31 J.
(D) 5,0x1014 Hz e 1,8x10-20 J.
(E) 5,0x1014 Hz e 3,3x10-19 J.
25. O gráfico abaixo mostra a energia cinética Ec de elétrons emitidos por duas placas metálicas, I e II, em função
da frequência f da radiação eletromagnética incidente.
!
Sobre essa situação, são feitas três afirmações.
I - Para f > fII, a Ec dos elétrons emitidos pelo material II é
maior do que a dos elétrons emitidos pelo material I.
II - O trabalho realizado para liberar elétrons da placa II é
maior do que o realizado na placa I.
Ill - A inclinação de cada reta é igual ao valor da constante
universal de Planck, h.
Quais estão carretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
UFRGS 2017
!10
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24.
Para determinar a frequência da radiação usamos a equação:
v = λ.f
3,0x108 = 600x10-9.f
f = 5,0x1014 Hz
Esse valor da frequência será usado para determinar também a outra resposta.
Já a energia de cada fóton é dada pela equação:
E = h.f
E = 6,6x10-34.5,0x1014 = 3,3x10-19 J
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25.
Analisando as afirmações temos:
A afirmação I está errada, pois verificando o gráfico vemos
que a energia cinética dos elétrons da placa I é maior que
a dos elétrons da placa II para uma frequência f > fII como
mostrado abaixo.
!
A afirmação II está correta, e para demonstrar isso temos
que lembrar da equação do Efeito Fotoelétrico:
EC = h.f - W
W é a função trabalho ou também a energia mínima para
arrancar elétrons do metal, ou seja, quando EC = 0, e para
saber qual dessas duas placas tem essa função trabalho
maior usamos essa condição.
Para a placa I temos:
0 = h.fI - WI → WI = h.fI
0 = h.fII - WII → WII = h.fII
Como se percebe nas duas equações a função trabalho é
maior quanto maior for a frequência de corte (fI e fII). No
caso como a frequência de corte fII é maior que a fI então o
trabalho realizado para liberar elétrons da placa II é maior
que o da placa I.
A afirmação III está correta, pois a equação EC = h.f - W é
uma equação de 1o grau onde o termo “h" faz o papel do
coeficiente angular que determina a inclinação da reta do
gráfico.
Resposta letra D.
FÍSICA