Prova comentada - Vestibular UFSC 2005

FÍSICA
DADOS
g = 10
m
2
s
k 0 = 9 ,0 × 109
01) d = d0 + v0t +
1 2
at
2
02) v = v0 + at
2
03) v = v 2 + 2a∆d
04) ac =
0
2
v
= ω 2R
R
r
r
N.m 2
C2
12) Ec =
c = 3,0 ×108
1 2
mv
2
m
s
23)
vsom = 340 m/s
P1V1 P2V2
=
T1
T2
14) F = kx
25) Q = mL
37) Req = R1 + R2 + ... + Rn
26) τ = P∆V
38)
39) R =
15) Ep =
r
1 2
kx
2
r
06) P = mg
r
r
r
17) I = F∆t = ∆p
28) R = 1 −
09) τ = Fd cosθ
10) P =
τ
∆t
11) Ep = mgh
∆q
∆t
36) i =
27) ∆U = Q – τ
m1m2
d2
q
d
24) Q = mc∆T
16) p = mv
08) F = G
35) V = k0
13) τ = ∆Ec
05) F = m a
07) f a = µN
273 + T(oC)
T(K)
m
V
F
19) P =
A
18) ρ =
20) P = P0 + ρgh
29)
T2
T1
1
1
1
= +
p'
f
p
30) ni senθi = nr senθr
31) F = k0
21) E = ρVg
r
r F
32) E =
q
22) PV = nRT
33) E = k0
34) V AB =
q1q2
d2
1
1
1
1
= +
+ ... +
Req R1 R2
Rn
V
i
40) P = Vi
41) P = Ri 2 =
42) i =
∑ε
∑R
V2
R
43) F = Bqvsenθ
44) F = BiLsenθ
q
d2
τ ΑΒ
q
45)
ε=
- ∆Φ
∆t
46) v = λf
Instruções:
Algumas das questões de Física são adaptações de situações reais. Alguns dados e condições foram
modificados para facilitar o trabalho dos candidatos. Ressaltamos a necessidade de uma leitura atenta e
completa do enunciado antes de responder à questão.
INTRODUÇÃO
Considerando a prova de Física do Concurso Vestibular 2005, em sua totalidade:
− as proposições corretas mais apontadas foram:
Questão Proposição % de indicações
10
08
86
01
04
83
04
32
77
06
01
77
07
04
70
07
02
69
03
32
68
08
02
68
02
16
66
08
04
63
− as proposições incorretas mais apontadas
foram:
Questão Proposição % de indicações
02
16
66
05
02
62
04
04
52
03
08
45
04
08
43
10
04
36
02
01
35
08
01
33
04
16
29
04
01
28
− as dez proposições corretas com menor freqüência foram:
Questão Proposição % de indicações
07
16
22
01
08
27
05
16
30
01
01
34
02
08
34
02
32
35
07
01
37
03
04
38
10
01
40
10
02
41
A média de pontuação de cada questão foi:
Questão
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
Média geral
Desvio Padrão
Média
0,33
0,19
0,29
0,13
0,12
0,46
0,42
0,46
0,32
0,33
0,31
0,13
Observa-se que a maioria dos alunos decide não “arriscar” na prova de Física, optando
por obter acerto parcial. Portanto, a análise do
grau de dificuldade por proposição é mais adequada do que a análise por questão.
Questão 01
A energia eólica pode ser uma excelente opção
para compor a matriz energética de uma nação
como o Brasil. Um estudante construiu um modelo de gerador elétrico “eólico” colocando um
ventilador na frente de pás conectadas a uma
-3 2
espira com 1x10 m de área, que está em um
-2
campo magnético constante de 2x10 T.
O modelo do gerador está representado pelo
esquema abaixo. Observe-o e assinale a(s)
proposição(ões) CORRETA(S).
N
S
01. Mesmo com o ventilador ligado e a espira
girando, a lâmpada não brilha constantemente, pois a corrente gerada é alternada.
02. Enquanto a espira estiver girando, o campo
magnético gera sobre ela um torque que se
opõe ao seu movimento de rotação.
04. Correntes alternadas são normalmente usadas nas linhas de transmissão, pois podem
ser diminuídas ou aumentadas se utilizarmos transformadores.
08. O módulo do fluxo magnético na espira
-5
2
varia entre -2x10 T m e o valor máximo
-5
2
de 2x10 T m .
16. Mesmo sem vento e com a espira parada,
teremos uma força eletromotriz induzida,
pois um campo constante sempre gera uma
força eletromotriz sobre uma espira.
Gabarito: 15 (01 + 02 + 04 + 08)
Número de acertos: 89 (0,80%)
Percentual de Acerto parcial: 50%
Grau de dificuldade previsto: Fácil
Grau de dificuldade obtido: Difícil
01
34%
Proposições
02
04
08
16
44% 83% 27% 28%
Nota média: 0,32
Objetivo da questão: Aplicar a Lei de FaradayLenz ao funcionamento de geradores de energia
elétrica.
Solução
O gráfico (esquemático) do fluxo magnético
como função do tempo é:
Fluxo x 10-5 (T m2)
Espira
parada
04. Correto. Os transformadores só funcionam
com corrente alternada.
08. Correto. Do gráfico ao lado, podemos ver
que o fluxo varia entre -2 x 10 -5 T m2 e
2 x 10 -5 T m2.
16. Falsa. Com a espira parada, fluxo magnético
é constante e não há corrente induzida.
Análise da questão
A questão abordou o uso da energia eólica e a utilização dos conceitos fundamentais do
eletromagnetismo para a compreensão dessa
aplicação. A questão foi considerada fácil em
termos de pontuação parcial, pois mais de 40%
dos alunos obtiveram pontuação acima de 0,6, e
considerada difícil, em relação ao acerto total, já
que a fórmula para o fluxo magnético não foi
fornecida. Esperava-se um alto índice de acerto
na proposição 04, que efetivamente ocorreu, pois
83% dos candidatos marcaram essa proposição,
levando-a a ser a segunda proposição mais indicada de toda a prova. É interessante observar o
baixo número de acertos da proposição 01
(34%), indicando o pouco domínio do conteúdo
de correntes alternadas. Este resultado deve ser
comparado ao da questão 08, que obteve o maior
índice de acerto total de toda a prova, mas que
envolve conceitos de corrente contínua.
Questão 02
Um homem empurra uma mesa com uma força
r
horizontal F , da esquerda para a direita, movimentando-a neste sentido. Um livro solto sobre
a mesa permanece em repouso em relação a
ela.
t(s)
Espira
girando
01. Correto. A corrente é alternada e a lâmpada
não brilha constantemente.
02. Correto. O fluxo magnético varia, o que gera
uma corrente induzida. Sobre uma espira, em um
campo pela qual passa uma corrente, atua um
torque. Pela Lei de Faraday-Lenz, o torque se
oporá ao movimento de rotação.
Esquerda
Direita
Considerando a situação descrita, assinale a(s)
proposição(ões) CORRETA(S).
01. Se a mesa deslizar com velocidade constante, a força de atrito sobre o livro não será
nula.
02. Se a mesa deslizar com velocidade constante, atuarão somente as forças peso e
normal sobre o livro.
04. Se a mesa deslizar com aceleração constante, atuarão sobre o livro somente as forr
ças peso, normal e a força F .
08. Se a mesa deslizar com aceleração constante, a força de atrito que atua sobre o livro
será responsável pela aceleração do livro.
16. Como o livro está em repouso em relação à
mesa, a força de atrito que age sobre ele é
r
igual, em módulo, à força F .
32. Se a mesa deslizar com aceleração constante, o sentido da força de atrito que age
sobre o livro será da esquerda para a
direita.
Gabarito: 42 (02+08+32)
Número de acertos: 302 (2,70%)
Percentual de acertos parcial: 9,5%
Grau de dificuldade previsto: Difícil
Grau de dificuldade obtido: Difícil
01
35%
02
55%
Proposições
04
08
16
22% 34% 66%
r
mesa. A força F age diretamente sobre a mesa e
não sobre o livro.
08. Correta. Se a mesa deslizar com aceleração
constante, a força de atrito que atua sobre o livro
será a única força atuando na horizontal e, portanto, a responsável pela sua aceleração.
16. Incorreta. Aqui, há dois casos a considerar:
− Se a mesa deslizar com velocidade constante, o
livro estará também com MRU e a força de atrito
sobre ele será nula (mas a força aplicada na mesa
será diferente de zero);
− se a mesa deslizar com aceleração constante,
atuará sobre o livro uma força de atrito (entre ele
e a mesa), mas esta não poderá ser igual à força
r
r
F , pois F é a força que acelera o conjunto mesa-livro.
32. Correta. Se a mesa deslizar com aceleração
constante, o livro se movimentará com uma aceleração igual à da mesa. O sentido da força resultante (força de atrito) que age sobre o livro será o
mesmo da sua aceleração, ou seja, da esquerda
para a direita.
Análise da questão
32
35%
Nota média: 0,11
Objetivo da questão: Aplicar as leis de Newton
a situações envolvendo o movimento retilíneo
uniforme e o movimento retilíneo uniformemente variado.
Solução
01. Incorreta. Se a mesa deslizar com velocidade
constante (MRU), o livro estará também com
MRU e não atuarão forças sobre ele.
02. Correta. Na vertical, o livro estará em repouso; logo, a força resultante sobre ele será nula
nesta direção. Atuam apenas as forças peso e
normal sobre o livro, sendo nula a sua soma.
04. Incorreta. Se a mesa deslizar com aceleração
constante, atuarão sobre o livro somente as forças peso, normal e a força de atrito entre ele e a
Observando-se a freqüência por proposição, vê-se que 55% dos candidatos assinalaram a
proposição 02 (correta) e 66%, a proposição 16
(incorreta). A proposição 16 foi a proposição
errada mais assinalada de toda a prova. Isto evidencia que, apesar de mais da metade dos vestibulandos aplicar corretamente a primeira lei de
Newton à situação, não conseguiu o mesmo êxito com a segunda lei.
Uma possível explicação para a escolha
da proposição 16 pode ter sido os candidatos
terem considerado que, como o livro está em
repouso em relação à mesa, a força resultante
sobre ele deve ser nula e, desta forma, terem
suposto que “as duas forças, F e a força de atrito, devem ser iguais e opostas, de modo a se
anularem”. Descrições como estas são obtidas
quando o observador coloca-se junto ao sistema
não inercial (acelerado), pois, na verdade, em
relação a um observador inercial (não acelerado)
o livro não está em repouso, mas sim, acelerado.
Ou seja, um observador parado em relação ao
solo descreve o movimento do livro como acelerado.
Questão 03
A figura abaixo mostra o esquema (fora de escala) da trajetória de um avião. O avião sobe
com grande inclinação até o ponto 1, a partir do
qual tanto a ação das turbinas quanto a do ar
cancelam-se totalmente e ele passa a descrever
uma trajetória parabólica sob a ação única da
força peso. Durante a trajetória parabólica, objetos soltos dentro do avião parecem flutuar. O
ponto 2 corresponde à altura máxima de 10 km.
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
y(km)
10
•
1
•2
•
Objetivo da questão: Aplicar as Leis de Newton e da Gravitação Universal ao movimento de
objetos.
Solução
01. Incorreta. Os objetos parecem flutuar porque
tanto o avião como os objetos estão com a mesma aceleração igual à aceleração da gravidade.
Na altura de 10 km a força gravitacional é praticamente igual à força na superfície da Terra.
02. Correta. A força gravitacional é responsável
pela trajetória parabólica.
04. Correta. Não existe força na direção horizontal e a velocidade nesta direção é constante.
3
08. Incorreta. No ponto 2, a velocidade vertical
vale zero. A aceleração é a aceleração da gravidade.
x
01. Os objetos parecem flutuar porque a força
de atração gravitacional da Terra sobre eles
é desprezível.
02. Para justificar por que os objetos flutuam, a
força gravitacional da Terra sobre os objetos
não pode ser desprezada entre os pontos 1,
2 e 3.
04. A componente horizontal da velocidade é
constante entre os pontos 1, 2 e 3.
08. A aceleração vertical, em relação ao solo, a
10 km de altura (ponto 2), vale zero.
16. A energia cinética do avião, em relação ao
solo, tem o mesmo valor no ponto 1 e no
ponto 3.
32. A energia potencial gravitacional do avião
no ponto 1 é menor do que no ponto 2.
Gabarito: 54 (02 + 04 + 16 + 32)
Número de acertos: 595 (5,32%)
Percentual de acerto parcial: 33%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Médio
01
24%
02
48%
Proposições
04
08
16
38% 45% 62%
Nota média: 0,29
32
68%
16. Correta. A energia total é constante. Como a
energia potencial é a mesma nos pontos 1 e 3, a
energia cinética também é a mesma.
32. Correta. Com U = mgh, quanto menor a altura, menor a energia potencial.
Análise da questão
A questão descreveu uma situação que
tem aparecido com freqüência no cinema e na
televisão e aborda duas idéias errôneas: pensar
que a aceleração no ponto de altura máxima é
zero e que os objetos flutuam nas naves porque a
força gravitacional é desprezível.
Em relação aos conceitos básicos de
energia potencial (68% de acertos) e energia
cinética (62% de acertos), observa-se um bom
domínio dos candidatos sobre o assunto. Entretanto, 24% dos candidatos acham que os objetos
flutuam nas naves porque a força gravitacional é
desprezível. Mais surpreendente ainda é que
45% acreditam que a aceleração no ponto de
altura máxima é zero. Esta última situação é com
certeza abordada no ensino médio pela maioria
dos professores, ao tratar de lançamento vertical;
mesmo assim, a idéia permanece.
Questão 04
Com relação aos conceitos de calor, temperatura e energia interna, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. Associa-se a existência de calor a qualquer
corpo, pois todo corpo possui calor.
02. Para se admitir a existência de calor são
necessários, pelo menos, dois sistemas.
04. Calor é a energia contida em um corpo.
08. Quando as extremidades de uma barra metálica estão a temperaturas diferentes, a extremidade submetida à temperatura maior
contém mais calor do que a outra.
16. Duas esferas de mesmo material e de massas diferentes, após ficarem durante muito
o
tempo em um forno a 160 C, são retiradas
deste e imediatamente colocadas em contato. Logo em seguida, pode-se afirmar, o calor contido na esfera de maior massa passa
para a de menor massa.
32. Se colocarmos um termômetro, em um dia
o
em que a temperatura está a 25 C, em
água a uma temperatura mais elevada, a
energia interna do termômetro aumentará.
Gabarito: 34 (02 + 32)
Número de acertos: 1.457 (13,02%)
Percentual de acertos parcial: 7%
Grau de dificuldade previsto: Fácil
Grau de dificuldade obtido: Difícil
01
29%
Proposições
02
04
08
16
43% 52% 43% 29%
32
77%
Nota média: 0,19
Objetivo da questão: Diferenciar entre calor,
temperatura e energia interna.
Solução
01. Incorreta. Como calor é a energia que flui
entre um sistema e sua vizinhança como decorrência da diferença de temperatura entre eles, um
corpo não “possui” calor.
02. Correta. Considerando que calor é uma energia em trânsito entre o sistema e sua vizinhança,
para se admitir a existência de calor realmente
são necessários, pelo menos, dois sistemas.
04. Incorreta. Calor não pode estar “contido” em
um corpo. Veja-se as respostas das proposições
01 e 02.
08. Incorreta. Idem à anterior.
16. Incorreta. Quando as duas esferas são retiradas do forno e imediatamente colocadas em contato, não há transferência de energia (calor) entre
elas, pois estarão à mesma temperatura.
32. Correta. Como, neste caso, há diferença de
temperatura entre os dois sistemas colocados em
contato, fluirá energia da água para o termômetro, aumentando a energia interna deste. Esta
energia interna do sistema refere-se à energia
cinética aleatória de translação, rotação ou vibração de seus átomos ou moléculas e à energia
potencial de interação entre seus átomos ou moléculas e está relacionada com a temperatura do
sistema.
Análise da questão
Ao contrário do esperado, a questão foi
“difícil”, pois a pontuação média foi 0,13, a segunda mais baixa da prova.
Assinalar as proposições 01 (28%), 04
(52%) e 08 (43%) indica identificar o calor como
algo contido em um corpo, como uma substância, uma espécie de fluído, propriedade dos corpos quentes. Este tipo de concepção, freqüente
no senso comum, é semelhante à teoria do calórico (esta teoria, abandonada no século IX, considerava o calor um fluído invisível, sem peso,
que podia ser transmitido por condução de um
corpo a outro). Surpreende que este conceito
ainda esteja fortemente presente.
A proposição16 (30%), além de também
considerar calor algo “contido” no corpo, afirma
haver transferência de calor da esfera de maior
para a de menor massa. Como elas se encontram
à mesma temperatura, conclui-se que a escolha
deste item pelos alunos é causada pela diferença
de massa entre as esferas, ou seja, eles acreditam
que a de maior massa “contém mais calor”.
Vê-se que a proposição 32, quando se observa a freqüência por proposição, obteve um
índice de acertos de 77%. Aqui, grande parte dos
candidatos percebe que, como os dois sistemas
colocados em contato estão a temperaturas diferentes, realmente ocorre transferência de energia entre eles (calor), resultando no aumento da
energia interna do objeto.
Questão 05
O uso de combustíveis não renováveis, como o
petróleo, tem sérias implicações ambientais e
econômicas. Uma alternativa energética em
estudo para o litoral brasileiro é o uso da diferença de temperatura da água na superfície do
mar (fonte quente) e de águas mais profundas
(fonte fria) em uma máquina térmica para realizar trabalho. (Desconsidere a salinidade da
água do mar para a análise das respostas).
Temperatura (oC)
Profundidade (m)
0
5
10
15
20
25
30
500
1000
1500
2000
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. Supondo que a máquina térmica proposta
opere em um ciclo de Carnot, teremos um
rendimento de 100%, pois o ciclo de Carnot
corresponde a uma máquina térmica ideal.
02. Não é possível obtermos 100% de rendimento, mesmo em uma máquina térmica
ideal, pois isto viola o princípio da conservação da energia.
04. Na situação apresentada, a temperatura
mais baixa da água é de aproximadamente
4 oC pois, ao contrário da maioria dos
líquidos, nesta temperatura a densidade da
água é máxima.
08. É impossível obter rendimento de 100%
mesmo em uma máquina térmica ideal, pois
o calor não pode ser transferido espontaneamente da fonte fria para a fonte quente.
16. Uma máquina com rendimento igual a 20%
o
de uma máquina ideal, operando entre 7 C
o
e 37 C, terá um rendimento menor que
10%.
Gabarito: 28 (04 + 08 + 16)
Número de acertos: 135 (1,21%)
Percentual de acertos parcial: 13%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Difícil
01
26%
Proposições
02
04
08
16
54% 54% 42% 30%
Nota média: 0,12
Objetivo da questão: Aplicar as leis da Termodinâmica ao funcionamento de máquinas térmicas.
Solução
01. Incorreta. O ciclo de Carnot corresponde a
uma máquina de rendimento máximo. Mesmo
uma máquina ideal não pode ter rendimento de
100%.
02. Incorreta. A primeira lei da Termodinâmica
(conservação da energia) não impede rendimento
de 100%.
04. Correta. A densidade da água tem um valor
máximo em torno de 4 oC. Acima desta temperatura, a água quente tende a subir; abaixo desta
temperatura, a água fria tende a subir.
08. Correta. A segunda parte da proposição é
uma das formas de enunciar a segunda lei da
Termodinâmica, o que justifica a primeira parte
da proposição.
16. Correta. O rendimento de uma máquina
ideal, operando entre 7 oC e 37 oC, é:
T
(273 + 7)
R = 1- 2 = 1 −
= 0, 097
T1
273 + 37
20% deste valor resulta em um rendimento menor que 10%.
Análise da questão
A questão abordou o uso de uma fonte
renovável de energia.
A indicação, por parte de 54% dos candidatos, da proposição 02 e de 26%, da proposição
01 como verdadeiras, mostra que os alunos do
ensino médio não compreendem as limitações do
rendimento de máquinas térmicas.
Esta questão apresentou a segunda proposição errada com maior freqüência de escolha
(proposição 02) e a terceira proposição correta
menos assinalada (proposição 16). Associada à
baixa média de acertos da questão 04 (0,13) podemos inferir que os candidatos apresentam pouco domínio dos conteúdos de Termodinâmica.
As duas questões de Termodinâmica
apresentaram as duas notas médias mais baixas
da prova de Física.
Questão 06
Com relação a fenômenos óticos envolvendo a
reflexão e a refração da luz, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. Após ser refletida por um espelho plano, a
luz comporta-se como se estivesse sendo
emitida de um ponto situado atrás do espelho.
Solução
01. Correta. A luz emitida por um objeto e refletida em um espelho plano é vista por um observador como se estivesse vindo do ponto de encontro dos prolongamentos dos raios refletidos
(imagem virtual do objeto).
Espelho
02. Uma garota possui 1,60 m de altura. Os
seus olhos estão 10 cm abaixo do topo de
sua cabeça. Ela irá enxergar todo o seu
corpo refletido em um espelho de 0,8 m de
altura, colocado verticalmente, com a borda
inferior a 0,8 m acima de seus pés.
02. Incorreta.
1,60
1,55
1,50
Espelho
04. Os telescópios permitem observar estrelas e
galáxias que não podem ser vistas a olho
nu. Como estes corpos celestes estão muito
afastados da Terra, os raios de luz que
chegam a ela são praticamente paralelos e,
portanto, quando refletidos pelo espelho
côncavo de um telescópio, convergem para
o seu foco, formando uma imagem real do
astro observado.
1,55 – 0,75
b
0,75
A
l
t
u
r
a
(m)
08. Se um objeto for colocado entre o foco e o
vértice de um espelho côncavo, a sua
imagem será virtual, direta e maior que o
objeto.
16. Em conseqüência da refração da luz na atmosfera, começamos a ver uma imagem do
Sol antes que ele alcance a linha do horizonte e continuamos a ver a sua imagem após ele estar abaixo da linha do horizonte. Portanto, se não existisse atmosfera
em torno da Terra, os dias seriam mais
curtos e as noites mais longas.
Pelo desenho, pode-se ver que o tamanho do
espelho deve ser 0,80 m e que este deve estar
colocado verticalmente, com a borda inferior a
0,75 m acima dos pés da garota.
04. Correta.
Gabarito: 29 (01 + 04 + 08 + 16)
Número de acertos: 619 (5,53%)
Percentual de acerto parcial: 60%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Fácil
01
77%
Proposições
02
04
08
16
25% 60% 59% 55%
Nota média: 0,46
Objetivo da questão: Aplicar as leis da reflexão (espelho plano e côncavo) e refração.
A imagem formada pela reflexão de um feixe de
raios praticamente paralelos (objeto muito distante) no espelho côncavo de um telescópio é
real. Pode ser visto na figura que os raios convergem para o foco.
08. Correta.
Pode-se ver no desenho que, se um objeto for
colocado entre o foco e o vértice de um espelho
côncavo, a sua imagem será virtual, direita e
maior que o objeto.
16. Correta.
Como o índice de refração da atmosfera é maior
que o do vácuo, os raios provenientes do Sol
aproximam-se da normal ao penetrar na atmosfera terrestre. Portanto, começamos a ver uma
imagem do Sol antes que ele alcance a linha do
horizonte e continuamos a ver a sua imagem
após ele estar abaixo da linha do horizonte.
Questão 07
Para entender como funciona a eletroforese do
DNA, um estudante de Biologia colocou íons de
diferentes massas e cargas em um gel que está
dentro de uma cuba na qual há eletrodos em
duas das extremidades opostas. Os eletrodos
podem ser considerados como grandes placas
paralelas separadas por 0,2 m. Após posicionar
os íons, o estudante aplicou entre as placas
uma diferença de potencial de 50J/C que foi
posteriormente desligada. O meio onde os íons
se encontram é viscoso e a força resistiva precisa ser considerada. Os íons deslocam-se no
sentido da placa negativamente carregada para
a placa positivamente carregada e íons maiores
tendem a deslocar-se menos. (Desconsidere o
efeito do gel no campo elétrico).
As figuras mostram esquemas do experimento e
do resultado. Observe-as e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
Análise da questão
A questão envolveu conhecimento e aplicação das leis da reflexão e refração. Era esperado que apresentasse grau de dificuldade médio, o
que os resultados confirmaram em parte, considerando o acerto total na mesma. 5,53% dos
candidatos acertaram integralmente a questão e
60% obtiveram acerto parcial, demonstrando um
bom conhecimento básico de Ótica Geométrica e
preparo para este tipo de questão.
Observando-se a freqüência por proposição (das proposições corretas assinaladas), fica
evidente que esta questão, mesmo só tendo
5,53% dos candidatos com acerto total, apresenta
muitos acertos parciais: proposição 01 (77%),
proposição 04 (60%), proposição 08 (58%) e
proposição 16 (55%). Surpreendeu positivamente o fato de que poucos alunos (25%) indicaram
a proposição 02, que é falsa, como correta. O
alto número de proposições verdadeiras pode ter
contribuído para uma pontuação mais elevada.
Por estes motivos, a questão apresentou a pontuação média mais alta da prova: 0,46.
01. Enquanto a diferença de potencial estiver
aplicada, a força elétrica que atua em um
íon será constante, independentemente de
sua posição entre as placas.
02. Pelo sentido do movimento dos íons, podemos afirmar que eles têm carga negativa.
04. Quanto maior for a carga do íon, mais
intensa vai ser a força elétrica que atua
sobre ele.
08. Os íons maiores têm mais dificuldade de
se locomover pelo gel. Por este motivo podemos separar os íons maiores dos menores.
-19
16. Um íon, com carga de módulo 8,0 x 10 C,
que se deslocou 0,1 m do início ao fim do
-17
experimento, dissipou 2 x 10
viscoso.
J no meio
Gabarito: 31 (01 + 02 + 04 + 08 + 16)
Número de acertos: 81 (0,73%)
Percentual de acerto parcial: 84%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Difícil
01
37%
Proposições
02
04
08
16
69% 70% 55% 22%
Nota média: 0,42
Objetivo da questão: Aplicar conceitos fundamentais da eletrostática.
Solução
01. Correta. O campo elétrico é constante em
qualquer ponto entre as placas. Como F = E q, a
força é constante.
02. Correta. Os íons negativos são atraídos para
a placa positiva (direita).
04. Correta. Como F= Eq, quanto maior a carga,
maior será a força eletrostática.
08. Correta. Quanto maior for a massa do íon,
maior será a força resistiva. O enunciado indica
que íons de maiores massas tendem a deslocar-se
menos.
ceitos de trabalho e energia para a situação envolvendo o campo elétrico.
A proposição 16 é a que tem o menor índice de acerto desta questão, indicando que os
candidatos não conseguem aplicar satisfatoriamente os conceitos de trabalho e energia para
situações que envolvam o campo elétrico.
Questão 08
No circuito mostrado, todas as lâmpadas são
iguais. R1, R2 e R3 são três resistores. A bateria representada tem resistência elétrica desprezível. Suponha que o interruptor I esteja
aberto.
Sabendo que o brilho de uma lâmpada depende da intensidade da corrente elétrica que passa por ela, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
16. Correta. O trabalho realizado pelo campo
elétrico é:
50
V
τ = F d = qd =
x 8 x 10 −19 x 0,1 = 2 x 10 −17 J
0,2
D
Como as energias cinéticas inicial e final são
nulas, o trabalho realizado pelo campo elétrico é
igual a energia dissipada no meio.
Análise da questão
A questão abordou um tema interdisciplinar: a eletroforese. Para responder corretamente
a questão não são necessários conhecimentos de
Biologia, entretanto, esses conhecimentos permitiriam ao candidato perceber a importância da
Física nas questões de biotecnologia.
A questão apresentou duas proposições
fáceis (02 e 04), cada uma com 70% de acertos,
uma proposição média (08) e duas proposições
mais difíceis (01 e 16). Isto, com o fato de que
todas as proposições eram verdadeiras, propiciou
um alto percentual de acerto parcial (80%), que
foi o maior da prova. A nota média da questão
também foi alta – 0,42 – sendo a terceira maior,
reforçando a noção de que o conteúdo básico de
eletrostática é bem dominado pelos candidatos.
Nenhuma das proposições verdadeiras encontrase entre as menos indicadas.
Os alunos demonstraram um bom conhecimento dos aspectos básicos do conceito de
força elétrica, mas não souberam aplicar os con-
01. L1 brilha mais do que L2 e esta, mais
do que L3.
02. L2 e L3 têm o mesmo brilho.
04. L1 tem o mesmo brilho de L6.
08. Ao fechar o interruptor I, o brilho de L4 não
permanece o mesmo.
Gabarito: 14 (02 + 04 + 08)
Número de acertos: 1.615 (14,45%)
Percentual de acerto parcial: 36%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Fácil
01
33%
Proposições
02
04
08
68% 63% 48%
Nota média: 0,46
Objetivo da questão: Aplicar os conceitos de
eletrodinâmica a um circuito simples de corrente
contínua.
Solução
01. Incorreta.
L1
i
R1
Análise da questão
L2
i1
L4
L3
R2
i2
i2
L6
L5
i2
R3
I
ε
+
i
−
A corrente total i: i =
ε
que circula no
Requivalente
circuito passa em L1, mas apenas uma parte de
i(i1) passa em L2 e L3. Como o brilho de uma
lâmpada depende da intensidade da corrente elétrica que passa por ela, L1 realmente brilha mais
que L2, mas as lâmpadas L2 e L3 têm o mesmo
brilho, pois a corrente i1 que por elas circula é a
mesma.
02. Correta. Ver resposta anterior.
04. Correta. L1 tem o mesmo brilho de L6, pois a
corrente i que circula em L6 é a mesma de L1. A
corrente conserva-se espacialmente; sua intensidade é a mesma em todos os elementos associados em série no circuito.
08. Correta. Ao fechar o interruptor I, não circula
mais corrente por L5 e, portanto, a resistência
equivalente do circuito e a corrente total ficam
modificadas em relação aos valores anteriores. O
brilho de L4 não permanece o mesmo, pois o
novo valor da corrente no ramo de baixo, i2’, é
maior que i2.
L2
L1
i’
R1
i1 ’
L4
L3
R2
L6
L5
i2 ’
i2 ’
+
ε
−
I
R3
Nesta questão era importante o candidato,
aplicando os conceitos de eletrodinâmica a um
circuito simples de corrente contínua, identificar
que:
a) a corrente é um movimento ordenado das cargas livres que existem nos condutores;
b) a fonte produz o campo elétrico que, atuando
sobre as cargas livres nos condutores, as coloca em movimento ordenado;
c) a fonte não produz cargas e sim libera energia
para produzir um movimento ordenado das
cargas livres existentes nas partes do circuito;
d) a intensidade da corrente elétrica em uma região do circuito depende de todo o circuito,
isto é, modificando-se uma parte do circuito,
altera-se a corrente em outras partes.
Apesar de se tratar de uma questão em
que era esperado um grau de dificuldade médio,
ela mostrou-se fácil, com 14% acertando-a integralmente e 84% obtendo crédito parcial. Analisando a freqüência por proposição dos itens corretos, vê-se que 68% dos candidatos assinalaram
a proposição 02, 63%, a proposição 04 e 48%, a
proposição 08.
No entanto, observa-se que um número
significativo (33%) de candidatos, ao assinalar a
proposição 01, evidencia ainda acreditar que “a
corrente desgasta-se ao passar por obstáculos
no circuito (lâmpadas, resistores, etc.), tornando-se mais fraca à medida que vai passando por
eles”.
Questão 9
No momento em que acende a luz verde de um
semáforo, uma moto e um carro iniciam seus
movimentos, com acelerações constantes e de
mesma direção e sentido. A variação de velocidade da moto é de 0,5 m/s e a do carro é de
1,0 m/s, em cada segundo, até atingirem as velocidades de 30 m/s e 20 m/s, respectivamente,
quando, então, seguem o percurso em movimento retilíneo uniforme.
Considerando a situação descrita, assinale a(s)
proposição(ões) CORRETA(S).
01. A velocidade média da moto, nos primeiros
80 s, é de 20,5 m/s.
02. O movimento da moto é acelerado e o do
carro é retilíneo uniforme, 50 s após iniciarem seus movimentos.
04. A moto ultrapassa o carro a 1 200 m do
semáforo.
08. A ultrapassagem do carro pela moto ocorre
75 s após ambos arrancarem no semáforo.
16. Após 60 s em movimento, o carro está
200 m à frente da moto.
32. 40 s após o início de seus movimentos, o
carro e a moto têm a mesma velocidade.
Gabarito: 38 (02 + 04 + 32)
Número de acertos: 1.153 (10,33%)
Percentual de acerto parcial: 23%
Grau de dificuldade previsto: Médio
Grau de dificuldade obtido: Médio
01
02
15% 62%
Proposições
04
08
16
32
44% 24% 26% 55%
Nota média: 0,32
Objetivo da questão: Aplicar conceitos de cinemática a uma situação envolvendo o MRUV.
Solução
A figura a seguir mostra o gráfico representando
o movimento dos dois móveis.
m
v 
s
moto
30
carro
20
10
20
40
60 t 80
100
t(s)
A solução deste problema é essencialmente gráfica, pois não há uma equação única que descreva o movimento desde o momento em que os
móveis iniciam seus movimentos até o seu encontro. Por exemplo, a moto tem MRUV de t = 0
a t = 60 s; após 60 s, tem MRU. Então, não há
uma equação só para descrever o movimento
desde o instante inicial, t = 0, até o do encontro,
t.
01. Incorreta. Calculando-se a área entre a curva
e o eixo dos x, para a moto, de 0 a 80s, obtém-se
o deslocamento efetuado por ela:
20 + 80
x 30 = 1500 m .
2
A velocidade média é obtida da razão entre o
deslocamento e o intervalo de tempo para efetuar
este deslocamento:
1500
m
= 18,75
v=
80
s
02. Correta. Do gráfico, pode-se observar que,
50 s após iniciarem seus movimentos, o movimento da moto é acelerado e o do carro é retilíneo uniforme.
04. Correta.
A moto ultrapassa o carro em um tempo t que
pode ser obtido igualando-se os deslocamentos
dos dois móveis (as áreas até o tempo t, no gráfico):
(t − 60) + t
(t − 20) + t
30 =
20
2
2
3(2 t – 60) = 2(2 t – 20)
2t = 140
t = 70 s.
Substituindo-se o valor de t na equação acima,
tem-se que a moto ultrapassa o carro a 1200 m
do semáforo.
08. Incorreta. A ultrapassagem do carro pela
moto ocorre 70 s após ambos arrancarem no semáforo.
16. Incorreta.
Após 60 s em movimento, o carro estará a 1000
m do semáforo:
(60 − 20) + 60
20 =1000 m ,
2
e a moto, a 900 m deste:
60 x30
= 900 m .
2
Logo, nesse instante, o carro estará a 100 m na
frente da moto.
32. Correta. Da figura, pode-se observar que, 40
s após o início de seus movimentos, o carro e a
moto têm a mesma velocidade.
Análise da questão
A questão envolveu conhecimento e aplicação de conceitos básicos de cinemática em relação ao MRUV. Como a sua solução é fundamentalmente gráfica, foi previsto um grau de
dificuldade médio para ela. A análise estatística
da distribuição de freqüência das respostas dos
candidatos contrariou as expectativas, pois a
questão apresentou-se fácil, tendo 10% de candi-
datos acertado-a integralmente. Além disso, a
análise por proposição mostra que 62% acerta-
ram a proposição 02, 44%, a proposição 04 e
55%, a proposição 32.
Questão 10
O ano de 2005 será o ANO INTERNACIONAL DA FÍSICA, pois estaremos completando 100 anos de
importantes publicações realizadas por Albert Einstein. O texto abaixo representa um possível diálogo
entre dois cientistas, em algum momento, nas primeiras décadas do século 20:
“Z - Não posso concordar que a velocidade da luz seja a mesma para qualquer referencial. Se estivermos caminhando a 5 km/h em um trem que se desloca com velocidade de 100 km/h em relação ao solo, nossa velocidade em relação ao solo será de 105 km/h. Se acendermos uma lanterna no trem, a
velocidade da luz desta lanterna em relação ao solo será de c + 100 km/h.
B - O nobre colega está supondo que a equação para comparar velocidades em referenciais diferentes
seja v’ = v0 + v. Eu defendo que a velocidade da luz no vácuo é a mesma em qualquer referencial com
velocidade constante e que a forma para comparar velocidades é que deve ser modificada.
Z - Não diga também que as medidas de intervalos de tempo serão diferentes em cada sistema. Isto é
um absurdo!
B - Mas é claro que as medidas de intervalos de tempo podem ser diferentes em diferentes sistemas de
referência.
Z - Com isto você está querendo dizer que tudo é relativo!
B - Não! Não estou afirmando que tudo é relativo! A velocidade da luz no vácuo será a mesma para
qualquer observador inercial. As grandezas observadas poderão ser diferentes, mas as leis da Física
deverão ser as mesmas para qualquer observador inercial.”
Com o que você sabe sobre teoria da relatividade e considerando o diálogo acima apresentado, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. O cientista Z está defendendo as idéias da mecânica newtoniana, que não podem ser aplicadas a
objetos que se movem com velocidades próximas à velocidade da luz.
02. O cientista Z aceita que objetos podem se mover com velocidades acima da velocidade da luz no
vácuo, pois a mecânica newtoniana não coloca um limite superior para a velocidade de qualquer objeto.
04. O cientista B defende idéias teoricamente corretas sobre a teoria da relatividade restrita, mas que
não têm nenhuma comprovação experimental.
08. De acordo com a teoria da relatividade, o cientista B está correto ao dizer que as medidas de intervalos de tempo dependem do referencial.
16. De acordo com a teoria da relatividade, o cientista B está correto ao afirmar que as leis da Física
são as mesmas para cada observador.
Gabarito: 27 (01 + 02 + 08 + 16)
Número de acertos: 217 (1,94%)
Percentual de acerto parcial: 48%
Grau de dificuldade previsto: Fácil
Grau de dificuldade obtido: Médio
Proposições
01
02
04
08
40%
41%
36%
86%
Nota média: 0,33
16
48%
Objetivo: Aplicar os princípios básicos da teoria da relatividade restrita.
Solução
01. Correta. A proposição enuncia uma das limitações da Mecânica Newtoniana.
02. Correta. A velocidade de um objeto pode ser infinita, de acordo com as leis de Newton.
04. Incorreta. Vários experimentos comprovam a teoria da relatividade restrita como, por exemplo, o
tempo de vida de mésons formados na atmosfera superior e a conversão de massa em energia (E = mc2)
nos reatores nucleares.
08. Correta. As medidas de intervalos de tempo e comprimento, entre outras, dependem do referencial.
16. Correta. Este é o postulado da invariância de Galileo e um dos pontos de partida da teoria da relatividade restrita.
Análise da questão
Uma questão sobre teoria da relatividade deveria ser esperada para esta prova, pois 2005 é o Ano
Internacional da Física, em homenagem ao centenário das publicações mais importantes de Einstein.
Para responder às perguntas, o aluno não precisava ter conhecimento de História da Física. Entretanto, se tivesse lido a respeito do “Diálogo entre duas novas ciências”, de Galileo, teria rapidamente percebido o paralelo entre a discussão ocorrida na época do estabelecimento da Mecânica Clássica e a apresentada na questão.
Devemos observar o altíssimo índice de acerto da proposição 08 (86%), que foi o mais alto da
prova. Isto mostra que os alunos estão aptos a compreender temas complexos, desde que não necessitem
de profundidade matemática. Apesar de 36% errarem ao indicar a proposição 04 (única falsa) como correta, somente 2% dos alunos acertaram totalmente a questão. Esta diferença reforça a posição de que os
candidatos, na dúvida, optam pelo acerto parcial.