RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA

 UFRGS 2014
RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
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HP: www.fisica.net/giovane
INSTRUÇÃO: Sempre que for necessário utilizar valores dos módulos da aceleração da gravidade na superfície
2
8
da Terra ou da velocidade da luz no vácuo, considere os valores como 9,80 m/s e 3,00x10 m/s, respectivamente.
1. Cada um dos gráficos abaixo representa a posição
em função do tempo para um movimento unidimensional (as partes curvas devem ser consideradas como
segmentos de parábolas).
No conjunto de gráficos a seguir, está representada a
velocidade em função do tempo para seis situações
distintas.
Considerando que as divisões nos eixos dos tempo são
iguais em todos os gráficos, assinale a alternativa que
combina corretamente os gráficos que descrevem, por
pares, o mesmo movimento.
(A) 1(c) – 2(d) – 3(b).
(B) 1(e) – 2(f) – 3(a).
(C) 1(a) – 2(d) – 3(e).
(D) 1(c) – 2(f) – 3(d).
(E) 1(e) – 2(d) – 3(b).
2. Um móvel percorre uma trajetória fechada, representada na figura abaixo, no sentido anti-horário.
Ao passar pela posição P, o móvel está freando. Assinale a alternativa que melhor indica, nessa posição, a
orientação do vetor aceleração total do móvel.
(A) 1.
(B) 2.
(C) 3.
(D) 4.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 1.
Observando o gráfico 1 vemos inicialmente que temos
uma reta com declividade negativa até o primeiro traço
no eixo “t”. A declividade dessa reta indica o sinal e o
módulo da velocidade. Como é uma declividade negativa a velocidade é negativa nesse intervalo, portanto, ficamos apenas com dois gráficos de velocidade em
função do tempo que nesse trecho é negativa, (a) e (c).
Na sequência o gráfico 1, vira uma parte de uma parábola e depois uma reta horizontal. Nessa parte onde temos uma reta horizontal indica que não há movimento
e com isso a velocidade é zero. Então concluímos que
o gráfico da posição em função do tempo 1 se relaciona com o (c) da velocidade em função do tempo.
Analisando o gráfico 2 da posição em função do tempo
vemos no início uma parte de uma parábola (até o primeiro traço) cuja a concavidade indica uma redução da
velocidade e na sequência do gráfico 2 temos uma reta
inclinada com declividade positiva, o que também significa que temos uma velocidade constante e positiva.
Nos gráficos da velocidade em função do tempo só o
da letra (d) está coerente.
O gráfico 3 da posição em função do tempo mostra
uma reta com declividade positiva até o primeiro traço,
indicando uma velocidade constante e positiva. Com isso temos apenas os gráficos de velocidade (b) e (e).
Depois o gráfico 3 da posição em função do tempo torna-se uma parábola onde no vértice da parábola a velocidade é nula. Isto ocorre no exatamente no segundo
traço neste mesmo gráfico. Verificando os gráficos de
velocidade, tanto o (c) quanto o (e) a velocidade é nula
neste ponto.
Depois do vértice da parábola ela segue indicando movimento do objeto, mas nos dois gráficos (c) e (e) somente o (c) ainda indica que o objeto tem velocidade a
partir do segundo traço no eixo horizontal.
Resposta letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2.
No enunciado temos um móvel que faz uma trajetória
curvilínea, como mostrado na figura. Como é um movimento curvilíneo, este móvel possui aceleração centrípeta (ac) e sua velocidade tangencial está reduzindo,
indicando uma aceleração tangencial (at) que deve estar em sentido contrário ao movimento do móvel como
é mostrado na figura abaixo.
(E) 5.
Como a aceleração total é a resultante dos dois vetores
aceleração centrípeta e tangencial, então a resposta
pelo esquema acima é o vetor 4. Letra D.
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3. Na figura abaixo, blocos idênticos estão suspensos
por cordas idênticas em três situações distintas, (1), (2)
e (3).
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3.
Para saber qual das situações tem maior probabilidade
de rompimento das cordas, devemos verificar qual das
situações as cordas estão sob maior tensão.
Analisando a figura abaixo temos as tensões nas cordas e na situação (1) aparece a componente de uma
das tensões.
Assinale a alternativa que apresenta as situações na
ordem crescente de probabilidade de rompimento das
cordas. (O sinal de igualdade abaixo indica situações
com a mesma probabilidade de rompimento.)
(A) (3), (2), (1).
(C) (1), (2), (3).
(E) (1) = (2) = (3).
(B) (3), (2) = (1).
(D) (1) = (2), (3).
4. Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo.
( ) Um objeto colocado em uma altitude de 3 raios terrestres acima da superfície da Terra sofrerá uma força
gravitacional 9 vezes menor do que se estivesse sobre
a superfície.
( ) O módulo do força gravitacional exercida sobre um
objeto pode sempre ser calculado por meio do produto
da massa desse objeto e do módulo da aceleração da
gravidade do local onde ele se encontra.
( ) Objetos em órbitas terrestres não sofrem a ação da
força gravitacional.
( ) Se a massa e o raio terrestre forem duplicados, o
módulo da aceleração da gravidade na superfície terrestre reduz-se à metade.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses,
de cima para baixo, é
(A) V – V – F – F.
(C) F – F – V – F.
(E) V – V – V – F.
(B) F – V – F – V.
(D) V – F – F – V.
5. Um objeto de massa igual a 2 kg move-se em linha
reta com velocidade constante de 4 m/s. A partir de um
certo instante, uma força de módulo igual a 2 N é exercida por 6 s sobre o objeto, na mesma direção de seu
movimento. Em seguida, a objeto colide frontalmente
com um obstáculo e tem seu movimento invertido,
afastando-se com velocidade de 3 m/s.
O módulo do impulso exercido pelo obstáculo e a variação da energia cinética do objeto, durante a colisão,
foram, respectivamente,
(A) 26 N.s e -91 J.
(C) 26 N.s e -7 J.
(E) 7 N.s e -7 J.
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(B) 14 N.s e -91 J.
(D) 14 N.s e -7 J.
De acordo com a figura (1) o vetor na vertical é a componente da tensão da corda da direita. Como cada
corda contribui com sua componente, para que a soma
das duas componentes seja igual à força peso no corpo, pois este estando parado a resultante das forças é
zero.
Em cada caso podemos analisar a tensão nas cordas
decompondo a componente da tensora e analisando
em cada caso.
Analisando o triângulo retângulo e o ângulo destacado
temos:
TY
TY
cos θ = →T = T
cos θ
Com isso percebemos que a tensão na corda é inversamente proporcional ao cosseno do ângulo, ou seja,
maior a abertura da corda maior a tensão na corda e
maior a chance de rompimento. Então a maior probabilidade é no caso (1) depois (2) e por último (3). Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4.
Analisando as afirmações.
Primeira é FALSO, pois de acordo com a lei da graviM.m
tação universal de Isaac Newton F = G 2 , a força é
d
inversamente proporcional ao quadrado da distância.
Como a distância é em relação ao centro da Terra, esta
vale 4R, o que implica uma força 16 vezes menor.
Segunda é VERDADEIRA, pois a força gravitacional
mencionada pode ser a força PESO (P = m.g).
Terceira é FALSA, pois qualquer objeto em órbita está
sendo atraído pela Terra executando trajetórias curvilíneas indicando uma força centrípeta voltada pro centro
da Terra, pois se não existisse essa força o corpo se
deslocaria em M.R.U..
Quarta é VERDADEIRA, pois o módulo da aceleração
da gravidade na superfície da Terra é dado por:
M
g = G 2 .
d
Se a massa e o raio dobrarem teremos:
2M
1
M 1
g' = G 2 = G 2 = g.
(2d)
2
d
2
Reposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5.
Primeiramente precisamos saber qual a velocidade no
momento do impacto.
2
FR = m.a -> 2 = 2.a -> a = 1m/s
Vf = vo + a.t = 4 + 1.6 = 10m/s.
I = ΔQ = m. Δv = 2.(3 – (-10)) = 26 N.s
m.v2i 2.102
m.v2i 2.32
ECi =
=
=100 J ECf =
=
=9 J
2
2
2
2
ΔEC = ECf – ECi = 9 – 100 = -91J
Portanto resposta letra A.
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6. O termo horsepower, abreviado hp, foi inventado por
James Watt (1783), durante seu trabalho no desenvolvimento das máquinas a vapor. Ele convencionou que
4
um cavalo, em média eleva 3,30x10 libras de carvão
(1 libra ~ 0,454 kg) à altura de um pé (~ 0,305 m) a
cada minuto, definindo a potencia correspondente como 1 hp (figura abaixo).
Posteriormente, James Watt teve seu nome associado
à unidade de potencia no Sistema Internacional de unidades, no qual a potencia é expressa em watts (W).
Com base nessa associação, 1 hp corresponde aproximadamente a
(A) 76,2 W.
(D) 466 W.
(B) 369 W.
(E) 746 W.
(C) 405 W.
7. Uma bomba é arremessada, seguindo uma trajetória
parabólica, conforme representado na figura abaixo. Na
posição mais alta da trajetória, a bomba explode.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A explosão da bomba é um evento que .........................
a energia cinética do sistema. A trajetória do centro de
massa do sistema constituído pelos fragmentos da
bomba segue .................................... .
(A) não conserva – verticalmente para o solo
(B) não conserva – a trajetória do fragmento mais massivo da bomba
(C) não conserva – a mesma parábola anterior à explosão.
(D) conserva – a mesma parábola anterior à explosão
(E) conserva – verticalmente para o solo
8. Um plano inclinado com 5 m de comprimento é usado como rampa para arrastar uma caixa de 120 kg para
dentro de um caminhão, a uma altura de 1,5 m, como
representa a figura abaixo.
Considerando que a força de atrito cinético entre a caixa e a rampa seja de 564 N, o trabalho mínimo necessário para arrastar a caixa para dentro do caminhão é
(A) 846 J.
(D) 2820 J.
(B) 1056 J.
(E) 4584 J.
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(C) 1764 J.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6.
Para determinar a potência usamos a equação:
W ∆EPg
P= =
∆t
∆t
Mas devemos ter as unidades no S.I. para aplicar na
equação.
Fazendo uma regra de três para a massa temos:
4
m = 3,30x10 libras = 14982 kg
h = 1 pé = 0,305 m
2
g = 9,80 m/s
Δt = 1 min = 60 s
P=
∆EPg m.g.h 14982.9,80.0,305
=
=
= 746 W
∆t
∆t
60
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7.
Preenchendo as lacunas temos:
Na primeira NÃO CONSERVA, pois a energia que pode ser conservada é a mecânica se o sistema for conservativo.
Na segunda o centro de massa do sistema deverá seguir A MESMA TRAJETÓRIA ANTERIOR À EXPLOSÃO, pois mesmo com a separação das partes do corpo é seu centro de massa que mantém-se na trajetória.
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8.
No enunciado da questão é solicitado o trabalho mínimo para conseguir levar a caixa até o caminhão pelo
plano inclinado, isso significa que na direção de deslocamento da caixa a resultante deve ser zero!
Na figura abaixo foi desenhado o plano e as respectivas forças que atuam na caixa mais a decomposição
da força peso (PX).
y
5m
x
1,5m
θ
Como está indicado na figura acima foi inserido um sistema de referencia x e y e no eixo “x” a resultante deve
ser nula para que a força F que empurra o bloco realize
o mínimo trabalho. Então temos:
FR = 0 então F = PX + fC
Para determinar a força “F” vamos primeiro determinar
a componente do peso (PX). A componente PX é dada
por:
PX = P.sen θ
Já o seno do ângulo pode ser determinado pelas medidas da rampa e a altura da mesma:
PX = m.g.(1,5/5) = 120.9,8.1,5/5 = 352,8 N
Portanto a F vale:
F = PX + fC = 352,8 + 564 = 916,8 N
Então o trabalho mínimo é:
W = F.d.cos θ = 916.5.1 = 4584 J
Resposta letra E.
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9. Na figura abaixo, estão representados três blocos (A,
B e C) de mesmas dimensões, que estão em equilíbrio
mecânico na água.
Os blocos A e B tem, respectivamente ¾ e ¼ de seus
volumes acima da superfície, enquanto o bloco C está
totalmente submerso.
Considerando que o bloco C tem peso P, os pesos de
A e B são, respectivamente,
(A) P/4, P/4.
(C) P/4, 4P/3.
(E) P, P.
(B) P/4, 3P/4.
(D) 3P/4, 3P/4.
10. A figura abaixo representa o movimento de um pêndulo que oscila sem atrito entre os pontos x1 e x2.
Qual os seguintes gráficos melhor representa a energia
mecânica total do pêndulo – ET – em função de sua
posição horizontal?
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RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9.
Como os três corpos estão em equilíbrio a força resultante sobre eles é zero!
Em cada corpo há duas forças atuantes, peso e empuxo que possuem a mesma intensidade.
Como o empuxo por definição é igual ao peso do volume de líquido deslocado pelo corpo, o corpo C desloca
um volume de líquido igual ao volume do seu corpo,
então o peso desse volume de líquido é igual ao seu
peso.
Para o corpo A o volume de líquido deslocado é ¼ de
seu volume, então o peso do volume deslocado pelo
corpo A é P/4.
Já para o corpo B o volume de líquido deslocado é ¾
de seu volume, e portanto, o peso do volume de líquido
deslocado por ele é 3P/4.
Note que o peso dos volumes deslocados (EMPUXO)
pelos corpos A e B são os pesos dos mesmos pois
seus pesos tem a mesma intensidade do empuxo.
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10.
Como o pêndulo oscila sem atrito, o sistema não
possui perdas, e portanto, podemos dizer que este
sistema é CONSERVATIVO.
Como sabemos, em sistemas conservativos a ENERGIA MECÂNICA se conserva, ou também podemos dizer que ela se manterá constante no tempo e na posição assumida pelo pêndulo.
Então podemos assumir que o gráfico que corresponde
à energia mecânica total do pêndulo em função da posição do pêndulo é o da letra C.
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11. Uma câmera fotográfica pode ser construída a partir de uma caixa escura, com um minúsculo orifício (O,
na figura) em um dos lados, e uma folha de papel fotográfico no lado interno oposto ao orifício. A imagem de
um objeto é formada, segundo o diagrama abaixo.
O fenômeno ilustrado ocorre porque
(A) a luz apresenta ângulos de incidência e de reflexão
iguais.
(B) a direção da luz é variada quando passa através de
uma pequena abertura.
(C) a luz produz uma imagem virtual.
(D) a luz viaja em linha reta.
(E) a luz contorna obstáculos.
12. Assinale a alternativa correta sobre características
de fenômenos ondulatórios.
(A) Uma nota musical propagando-se no ar é uma onda
estacionária.
(B) o clarão proveniente de uma descarga elétrica é
composto por ondas transversais.
(C) A frequência de uma onda é dependente do meio
no qual a onda se propaga.
(D) Uma onda mecânica transporta energia e matéria.
(E) A velocidade de uma onda mecânica não depende
do meio no qual se propaga.
13. A frequência do som emitido pela serene de certa
ambulância é de 600 Hz. Um observador em repouso
percebe essa frequência como sendo de 640 Hz. Considere que a velocidade da onda emitida é de 1200
km/h e que não há obstáculos entre o observador e a
ambulância.
Com base nos dados acima, assinale a alternativa que
preenche corretamente
as lacunas do enunciado
abaixo, na ordem em que aparecem.
A ambulância ................. do observador com velocidade de ............ .
(A) afasta-se
(B) afasta-se
(C) afasta-se
(D) aproxima-se
(E) aproxima-se
-
75 km/h
80 km/h
121 km/h
80 km/h
121 km/h
14. Considere um processo adiabático no qual o volume ocupado por um gás ideal é reduzido a 1/5 do volume inicial.
É correto afirmar que, nesse processo,
(A) a energia interna do gás diminui.
(B) a razão T/p (T = temperatura, p = pressão) torna-se
5 vezes o valor inicial.
(C) a pressão e a temperatura do gás aumentam.
(D) o trabalho realizado sobre o gás é igual ao calor
trocado com o meio externo.
(E) a densidade do gás permanece constante.
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RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11.
O princípio de funcionamento de uma câmara escura é
de que a luz deve se propagar em linha reta.
Resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12.
Analisando as alternativas temos:
A “A” está errada, pois uma onda estacionária vibra
entre extremidades fixas.
A “B” está certa, pois o clarão de uma descarga é luz e
esta é onda onda transversal.
A “C” está errada, pois a frequência depende da fonte
emissora e não do meio.
A “D” está errada, pois ondas não transportam matéria.
A “E” está errada, pois a velocidade de uma onda depende das características do meio.
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13.
De acordo com o enunciado o fenômeno tratado é o
efeito Dopler e como a frequência percebida pelo observador é maior que a que está sendo emitida podemos dizer que a ambulância se aproxima do observador.
Já a velocidade da ambulância pode ser calculada pela
expressão:
fobservador
ffonte
=
vonda ± vobservador vonda ± vfonte
Aplicando os dados fornecidos na expressão teremos:
640
600
16
15
=
→
=
1200±0 1200-vfonte 1200 1200-vfonte
1200 - vfonte =
15.1200
→vfonte = 1200 – 1125 = 75km/h
16
Como a resposta mais próxima é 80 km/h a resposta
então é a letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14.
Em um processo adiabático onde o volume do gás se
reduz, temos uma compressão adiabática. Neste processo onde o gás é comprimido rapidamente sua temperatura e pressão se elevam rapidamente sem trocas
com a vizinhança.
Portanto a energia interna aumenta, pois esta é diretamente proporcional à temperatura do gás.
Como o volume do gás se reduz a densidade do gás
aumenta.
No caso para a razão entre a pressão e o volume não é
correta pois a relação entre a pressão e o volume é tal
que: p1.V1γ = p2.V2γ (onde γ é um coeficiente dado pela
razão entre os calores específicos do gás a pressão e
volume constante.
Resposta letra C.
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Instrução: As questões 15 e 16 referem-se aos
enunciados e gráficos abaixo.
O gráfico representa, em um processo isobárico, a variação em função em função do tempo da temperatura
de uma amostra de um elemento puro cuja massa é de
1,0 kg, observada durante 9 minutos.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15.
Como foi dito no enunciado a amostra está inicialmente
no estado sólido, e como se observa no gráfico nos
três primeiros minutos a amostra tem sua temperatura
elevada, e a partir do instante de 4 min a temperatura
passa a ser constante, indicando uma mudança de
o
estado (fusão) a qual está ocorrendo a 40 C de acordo
com o gráfico.
Já o estado líquido dessa amostra encontra depois da
fusão, ou seja, após o sexto minuto.
Para determinar o calor específico no estado líquido
usamos a expressão do calor sensível:
Q = m.c.ΔT
o
A amostra está no estado sólido a 0 C no instante t = 0
e é aquecida por uma fonte de calor que lhe transmite
3
energia a uma taxa de 2,0x10 J/min, supondo que não
haja perda de calor.
15. A partir dos dados do gráfico, pode-se afirmar que
esse elemento apresenta uma temperatura de fusão e
um calor específico no estado líquido que são, respectivamente,
o
(A) 70 C e 180 J/(kg.K)
o
(C) 40 C e 150 J/(kg.K)
o
(E) 40 C e 200 J/(kg.K)
o
(B) 70 C e 200 J/(kg.K)
o
(D) 40 C e 180 J/(kg.K)
16. o processo que ocorre na fase sólida envolve um
trabalho total de 0,1 kJ. Nessa fase, a variação da
energia interna da amostra é
(A) 6,1 kJ.
(D) -5,9 kJ.
(B) 5,9 kJ.
(E) -6,1 kJ.
(C) 6,0 kJ.
17. Materiais com mudança de fase são bastante utilizados na fabricação de tecidos para roupas termorreguladoras, ou seja, que regulam sua temperatura em
função da temperatura da pele com a qual estão em
contanto. Entre as fibras do tecido, são incluídas microcápsulas contendo, por exemplo, parafina, cuja tempeo
ratura de fusão está próxima da pele, 31 C. Considere
que um atleta, para manter sua temperatura interna
4
constante enquanto se exercita, libere 1,5x10 J de
calor através da pele em contato com a roupa termoreguladora e que o calor de fusão da parafina é LF =
5
2,0x10 J/kg.
Para manter a temperatura de conforto da pele, a massa de parafina encapsulada deve ser de, no mínimo,
(A) 500 g.
(D) 75 g.
(B) 450 g.
(E) 13 g.
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Mas precisamos antes da quantidade de calor fornecida entre os instantes de 6 a 9 minutos. Como no enunciado foi fornecida a potência da fonte que fornece ca3
lor (P = 2,0x10 J/min), podemos então usando a expressão abaixo determinar a quantidade de calor fornecida.
Q
Q
P = → 2000 = → Q = 6000J
∆t
3
Então o calor específico será:
6000 = 1.c.(70 – 40)
6000 = 30.c
o
c = 200 J/kg. C
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16.
Para determinar a variação da energia interna usamos
a primeira lei da termodinâmica:
ΔU = Q - W
Porém antes precisaremos determinar a quantidade de
calor recebida pela amostra no estado sólido (esta fase
está no gráfico entre o instante de 0 a 3 min).
Q
Q
P = → 2000 = → Q = 6000J
∆t
3
Então a variação da energia interna será:
ΔU = Q – W = 6000 – 0,1 = 5,9 kJ
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17.
Para determinar a massa da parafina usamos a equação do calor latente.
Q = m.L
4
5
1,5x10 = m.2,0x10
m = 0,075 kg = 75 g
Resposta letra D.
(C) 80 g.
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18. Considere dois balões de borracha, A e B. O balão
B tem excesso de cargas negativas; o balão A, ao ser
aproximado do balão B, é repelido por ele. Por outro
lado, quando certo objeto metálico isolado é aproximado do balão A, este é atraído pelo objeto.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A respeito das cargas elétricas líquidas no balão A e no
objeto, pode-se concluir que o balão A só pode ............
e que o objeto só pode............. .
(A) ter excesso de cargas negativas – ter excesso de
cargas positivas
(B) ter excesso de cargas negativas – ter excesso de
cargas positivas ou estar eletricamente neutro
(C) ter excesso de cargas negativas – estar eletricamente neutro
(D) estar eletricamente neutro – ter excesso de cargas
positivas ou estar eletricamente neutro
(E) estar eletricamente neutro – ter excesso de cargas
positivas
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18.
Para o balão A sofrer repulsão do balão B só se ele
tiver carga do mesmo sinal que o balão B. Como o balão B está carregado negativamente, então o balão A
também está carregado negativamente ou com excesso de cargas negativas.
Já o corpo que foi aproximado do balão A e este sofreu
atração pelo balão A. Para que isto ocorra temos duas
hipóteses para o objeto:
Primeira que o objeto esteja com carga de sinal contrário à do balão A, no caso ele deve estar carregado
positivamente.
Segunda hipótese é que o objeto esteja neutro e por
indução ele seja atraído pelo balão A ao ser aproximado.
Portanto resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19.
Analisando as afirmações temos:
I – Falsa, pois a força elétrica não é capaz de deslocar
uma carga positiva de um potencial mais baixo para um
potencial mais alto sem um agente externo.
II – Verdadeira, pois como as linhas de força do campo
elétrico são perpendiculares à superfícies equipotenciais, então temos as linhas de força do campo abaixo.
19. Na figura, estão representados, no plano XY, linhas
equipotenciais espaçadas entre si de 1 V.
Considere as seguintes afirmações sobre essa situação.
Fica claro que no ponto C as linhas (em vermelho) de
força do campo estão mais próximas do que em B,
indicando que em C o campo é mais intenso.
III – Falsa, pois em D há linhas de força de campo como mostrado na figura acima, indicando que a intensidade do campo elétrico não é zero.
Resposta letra B.
I – O trabalho realizado pela força elétrica para mover
uma carga elétrica de 1 C de D até A é de -1 J.
II – O módulo do campo elétrico em C é maior do que
em B.
III – O módulo do campo elétrico em D é zero.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(C) Apenas I e II.
(E) I, II e III.
(B) Apenas II.
(D) Apenas II e III.
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20. Observe o segmento de circuito.
No circuito, VA = -20 V e VB = 10 V são os potenciais
nas extremidades A e B; e R1 = 2kΩ, R2 = 8 kΩ e R3 =
5 kΩ são os valores das resistências elétricas presentes. Nessa situação, os potenciais nos pontos a e b
são, respectivamente,
(A) -24 V e 0 V.
(B) -16 V e 0 V.
(C) - 4 V e 0 V.
(D) 4 V e 5 V.
(E) 24 V e 5 V.
21. Considere o circuito formado por três lâmpadas
idênticas ligadas em paralelo à bateria, conforme representa a figura (1).
Como a chave C foi aberta na figura (2), considere as
afirmações abaixo sobre a figura (2), em comparação à
situação descrita na figura (1).
I – A potência fornecida pela bateria é a mesma.
II – A diferença de potencial aplicada a cada lâmpada
acesa é a mesma.
III – As correntes elétricas que percorrem as lâmpadas
acesas são menores.
Quais estão corretas?
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20.
Como na questão temos um circuito série, vamos determinar a corrente e as diferenças de potenciais em
cada resistor para descobrir por fim as ddp’s nos pontos a e b.
UBA UB - UA 10 - (-20)
i =
=
=
= 0,002 A
Req
Req
15000
Determinando as ddp’s em cada resistor temos:
U1 = R1.i = 2000.0,002 = 4 V
U2 = R2.i = 8000.0,002 = 16 V
U3 = R3.i = 5000.0,002 = 10 V
Como a ddp vai decaindo do ponto B até o ponto A,
então temos que se em B a ddp vale 10 V, no ponto b
ela vale 10 V a menos, portanto 0 V, pois a ddp sobre o
resistor R3 é 10 V.
Como a ddp sobre o resistor R2 é de 16 V, então do
ponto b até o ponto a deve ter uma redução de 16 V,
então em a a ddp vale -16 V.
O caminho inverso também é verdadeiro, por isso foi
calculado a ddp sobre o resistor R1.
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21.
Analisando as afirmações sobre o circuito paralelo temos:
I – Errada, pois é a potência dissipada pela bateria é
dada por P = i.U, como é um circuito paralelo a d.d.p. é
mantida constante sobre as lâmpadas, mas a corrente
da fonte não é a mesma que passa pelas lâmpadas,
está é dada por ifonte = i1 + i2 + i3, como as lâmpadas
são iguais teremos as correntes iguais para o circuito
com a chave fechada ifonte = i + i + i = 3i.
Então a potência com a chave fechada é P = 3i.U.
Com a chave aberta a lâmpada mais abaixo fica fora
do circuito, e portanto, a potência será P = 2i.U. Com
isso a potência se reduz com a chave aberta.
II – Correta, como escrito acima, é um circuito paralelo
e a d.d.p. é a mesma para todas as lâmpadas.
III – Errada, como as lâmpadas são todas iguais então
suas resistências também serão iguais, e consequentemente as correntes que as percorrem também devem
ser iguais.
Pois para determinar as correntes teremos:
i = U/R
Se “U” é o mesmo para todas e o “R” também, então a
corrente será a mesma.
Resposta letra A.
(A) Apenas II.
(B) Apenas III.
(C) Apenas I e II.
(D) Apenas I e III.
(E) I, II e III.
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22. Um trabalhador carregando uma esquadria metálica de resistência elétrica R sobe, com velocidade de
módulo constante, uma escada colocada abaixo de um
fio conduzindo uma corrente elétrica intensa, i. A situação está esquematizada na figura abaixo.
Assinale a alternativa correta sobre essa situação.
(A) Como a esquadria tem, aos pares, lados paralelos,
a força resultante exercida pelo fio acima é nula.
(B) Visto que o fio não atravessa a esquadria, a lei de
Ampère afirma que não existem correntes elétricas na
esquadria.
(C) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a
esquadria “ficar mais leve”, resultado da força atrativa
exercida pelo fio, como previsto pela lei de Biot-Savart.
(D) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a
espira “ficar mais pesada”, resultado da força de repulsão estabelecida entre a corrente elétrica no fio e a corrente elétrica induzida, conforme a lei de Faraday-Lenz.
(E) Como o trabalhador sobe com velocidade de módulo constante, não há o aparecimento de corrente elétrica na esquadria.
23. Escolha a opção que associa as colunas da tabela
abaixo, de modo a completar corretamente as lacunas
pontilhadas nas reações nucleares indicadas na coluna
da esquerda.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22.
Analisando as alternativas temos:
Letra errada, pois como o trabalhador se aproxima do
fio há uma variação do fluxo magnético sobre a expira
e com isso uma corrente induzida que provocará o surgimento de uma força do fio sobre a esquadria.
Letra B errada, pois há corrente induzida devido a variação do fluxo magnético sobre a esquadria.
Letra C errada, pois ao se aproximar do fio o fluxo
magnético aumenta sobre a esquadria fazendo a força
de de repulsão sobre a esquadria aumentar, como essa força é para baixo, então a esquadria não “fica mais
leve”.
Letra D correta, pois como mencionado anteriormente,
quando o trabalhador sobe a escada aproximando a
esquadria do fio, ocorre uma variação do fluxo magnético induzindo na esquadria uma corrente induzida, de
acordo com a lei de Faraday-Lenz, com isso a espira
ao ser aproximada é repelida para baixo e o trabalhador sente a esquadria mais pesada.
Letra E errada, pois surge corrente induzida pela variação do fluxo magnético.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23.
Na primeira reação da tabela temos um átomo de Ra
que se transforma em Rn, nesse processo como o
átomo de Ra tem seu número atômico reduzido em
duas unidades (de 88 para 86) e o número de massa
em 4 unidades (de 222 para 218), então ele emitiu uma
partícula alfa, pois esta tem número atômico 2 e massa
4 letra (h) na coluna da direita.
Na segunda reação o átomo de Pm não sofre alteração
em seu número atômico ou de massa, portanto a partícula emitida é a gama, pois esta é um fóton de alta
energia correspondendo na coluna da direita a (f).
Na terceira reação temos o átomo de C emitindo uma
partícula beta negativa e um antineutrino, então quando o átomo de C sofre um decaimento beta (emite um
elétron) o seu número de massa se mantém inalterado
e o número atômico aumenta em uma unidade, correspondendo ao átomo de N na coluna da direita (b).
Na quarta reação desconhecemos o átomo que sofre o
decaimento beta (emitindo um pósitron) mais um neutrino. Para esta reação novamente ao emitir essa partícula beta o número de massa não se altera mas no
caso para a emissão do pósitron o número atômico do
átomo que decai deve ser maior que o Na. Portanto letra na coluna da direita o elemento Mg (a).
Reposta letra C.
(A) (h) – (d) – (b) – (g)
(B) (c) – (d) – (e) – (g)
(C) (h) – (f) – (b) – (a)
(D) (c) – (f) – (e) – (a)
(E) (h) – (d) – (b) – (a)
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24. No texto abaixo, Richard Feynman, prêmio Nobel
de Física de 1965, ilustra os conhecimentos sobre a luz
no início do século XX.
“Naquela época, a luz era uma onda nas segundas,
quartas e sextas-feiras, e um conjunto de partículas
nas terças, quintas e sábado. Sobrava o domingo para
refletir sobre a questão!”
Fonte: QED-The Strange Theory of Light and
Matter. Princeton University Press, 1985.
Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações
abaixo.
( ) As “partículas” que Feynman menciona são os fótons.
( ) A grandeza característica da onda que permite
calcular a energia dessas “partículas” é a sua frequência ν, através da relação E = hν.
( ) Uma experiência que coloca em evidência o comportamento ondulatório da luz é o efeito fotoelétrico.
( ) O caráter corpuscular da luz é evidenciado por
experiências de interferência e de difração.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses,
de cima para baixo, é
(A) F – V – F – F.
(C) V – V – F – V.
(E) V – V – F – F.
(B) F – F – V – V.
(D) V – F – V – F.
25. Os múons cósmicos são partículas de altas energias, criadas na alta atmosfera terrestre. A velocidade
de alguns desses múon (v) é próxima da velocidade da
2
2
luz (c), tal que v = 0,998c , e seu tempo de vida em
-6
referencial em repouso é aproximadamente t0 = 2x10
s. Pelas leis da mecânica clássica, com esse tempo de
vida tão curto, nenhum múon poderia chegar ao solo,
no entanto eles são detectados na Terra. Pelos postulados da relatividade restrita, o tempo de vida do múon
em um referencial terrestre (t) e o tempo (t0) são relacionados pelo fator relativístico
γ=
1
.
v2
1 - 2
c
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24.
Analisando as afirmações da questão temos:
A primeira é VERDADEIRA, pois fótons são partículas
de luz ou radiação eletromagnética.
A segunda é VERDADEIRA, pois de acordo com a
quantização da energia de Max Plank a energia dessas
partículas deverá ser diretamente proporcional à sua
frequência ”ν” dada pela relação E = hν, como mostrado na afirmação.
A terceira é FALSA, pois a experiência do efeito fotoelétrico evidencia o comportamento CORPUSCULAR
DA LUZ.
A quarta é FALSA, pois experiências de interferência e
difração demonstram o comportamento ONDULATÓRIO DA LUZ.
Reposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23.
Para determinar a distância percorrida pelos múons para um referencial na Terra basta usar a relação:
d = v.t
Porém o tempo “t” é o tempo medido por um observador na Terra e este só pode ser obtido pela Teoria Especial da Relatividade de Einstein dada pela equação
abaixo:
to
t =
v2
1- 2
c
Substituindo os valores dados no enunciado podemos
determinar o tempo para depois calcular a distância
percorrida pelo múon.
t=
2x10-6
1-
0,998c
c2
2x10-6
=
1-0,998
2
=
2x10-6
2x10-6
-5
≅ 4,5x10 s
0,002 0,045
=
Então a distância percorrida será:
8
-5
d = 3x10 .4,5x10 = 13500 m
Este valor é aproximado pois como o enunciado informa, os múons se deslocam com velocidade aproximadamente a da luz.
Resposta letra C.
Para um observador terrestre a distância que o múon
pode percorrer antes de se desintegrar é, aproximadamente,
2
(A) 6,0x10 m .
3
(B) 6,0x10 m.
3
(C) 13,5x10 m.
3
(D) 17,5x10 m.
3
(E) 27,0x10 m.
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