Provas Anteriores | Unifor 2023.1 | Prof. Ricardo Bastos

Q16

Mecânica — Cinemática — Velocidade A Partir Do Som

Gabrielle, ex-campeã da modalidade arco e flecha de uma cidade ao sul da Itália, resolveu construir e comercializar flechas feitas em tubo de alumínio e em fibra de carbono. Após a fabricação de suas primeiras flechas, resolveu fazer um teste para verificar a velocidade que elas podem atingir. Utilizando-se de um bom arco, ela dispara horizontalmente na direção de um alvo fixo localizado a 204,0 m. Ao lançar as construídas em tubo de alumínio, ela ouve o barulho da flecha atingindo o alvo depois de 3,6 segundos. Com as fabricadas em fibra de carbono, ela ouve o barulho da flecha atingindo o alvo depois de 3,0 segundos. Supondo a velocidade do som no ar como sendo 340,0 m/s e desprezando as forças dissipativas e a aceleração da gravidade, assinale a opção que indica a razão entre as velocidades das flechas em tubo de alumínio e em fibra de carbono.

A)0,8

B)0,5

C)0,9

D)1,1

E)1,4

Gabarito — Unifor 2023.1 (Medicina)

Resolução

O tempo total ouvido é a soma do tempo de voo da flecha até o alvo com o tempo que o som do impacto leva para voltar até o arqueiro: $t_{total}=t_{flecha}+t_{som}$, com $t_{som}=\dfrac{d}{v_{som}}=\dfrac{204}{340}=0{,}6\text{ s}$ (mesmo para as duas flechas, pois a distância e o meio são os mesmos).

Alumínio: $t_{flecha}=3{,}6-0{,}6=3{,}0\text{ s}$ $\Rightarrow$ $v_{Al}=\dfrac{204}{3{,}0}=68\text{ m/s}$.

Fibra de carbono: $t_{flecha}=3{,}0-0{,}6=2{,}4\text{ s}$ $\Rightarrow$ $v_{CF}=\dfrac{204}{2{,}4}=85\text{ m/s}$.

Razão: $\dfrac{v_{Al}}{v_{CF}}=\dfrac{68}{85}=0{,}8$.

Q17

Mecânica — Hidrostática — Empuxo E Mola

Um corpo de 27,0 L (litros) e massa 17,0 kg está completamente imerso em um reservatório contendo água, cuja densidade é 1,0 kg/L, preso ao fundo deste por uma mola helicoidal de tração, cuja constante elástica é de 400 N/m. A parte superior do corpo está a 18,0 mm da superfície livre da água. Assinale a opção que apresenta a constante elástica de uma outra mola, em N/m, com as mesmas características da que encontra-se na figura (comprimento inicial, número de espiras, diâmetro médio da mola, diâmetro do arame), que manterá o corpo totalmente submerso. (Se necessário, adote g = 10,0 m/s²).

Corpo submerso em um reservatório de água, preso ao fundo por uma mola.

A)250

B)300

C)350

D)370

E)420

Gabarito — Unifor 2023.1 (Medicina)

Resolução

Como o corpo está totalmente imerso, o empuxo depende apenas do volume total, não da profundidade: $E=\rho_{\text{água}}\,V\,g=1000\times0{,}027\times10=270\text{ N}$. O peso do corpo é $P=mg=17\times10=170\text{ N}$.

Como $E>P$, o corpo tende a subir, e é a mola (esticada, puxando-o para baixo) que equilibra o excesso de empuxo: $F_{mola}=E-P=270-170=100\text{ N}$, em qualquer posição em que o corpo permaneça totalmente submerso.

A força elástica é a mesma (100 N) nas duas situações — o que muda é a deformação da mola, já que o corpo precisa subir até que sua face superior toque a superfície (subindo os 18,0 mm que faltavam).

Na situação inicial de equilíbrio, a deformação da mola original é $x_1=F_{mola}/k_1=100/400=0{,}250\text{ m}$. Para a face superior do corpo subir até a superfície, o corpo e o ponto de fixação da mola se deslocam 18,0 mm para cima; portanto, a deformação passa a $x_2=0{,}250-0{,}018=0{,}232\text{ m}$. Na condição-limite, o corpo ainda está totalmente imerso, então empuxo e peso não mudam e a mola continua exercendo 100 N. Assim, a constante necessária seria $k_2=100/0{,}232\approx431\text{ N/m}$. A alternativa mais próxima é E (420 N/m), que é também a indicada no gabarito oficial, embora não coincida exatamente com o valor calculado; há uma pequena inconsistência numérica entre os dados e as opções.

Q18

Termologia — Mudanças de fase — Calor Sensivel E Calor Latente

O ouro é normalmente encontrado misturado com outros minerais, sendo necessária a realização de diversos processos para a sua separação. Os garimpeiros usam o mercúrio para separar o ouro das principais impurezas, procedimento que é muito perigoso, causando contaminação nos garimpeiros e graves problemas ambientais. O mercúrio, que é um metal em estado líquido, é misturado com os sedimentos e se liga aos fragmentos de ouro, formando uma amálgama. Essa amálgama é exposta ao calor de um maçarico, que evapora o mercúrio e deixa apenas o ouro. Esse procedimento acontece porque o ponto de ebulição do mercúrio, que é de 357 °C, é muito menor que o do ouro, cujo valor é de 2966 °C.

Disponível em <https://brasil.elpais.com/brasil/2021-07-20/explosao-do-garimpo-ilegal-na-amazonia-despeja-100-toneladas-de-mercurio-na-regiao.html>. Acesso em: 15 out. 2022.

Considerando o mercúrio à temperatura ambiente de 30 °C, qual a quantidade de calor, em cal, que deve ser fornecida para evaporar 750 gramas desse metal?

Considere: calor específico do mercúrio c=0,03 cal/g°C, calor latente de vaporização do mercúrio L=70 cal/g.

A)7357,5

B)59857,5

C)35000

D)4905

E)39905

Gabarito — Unifor 2023.1 (Medicina)

Resolução

O calor total é a soma do calor sensível (para aquecer o líquido de 30 °C até 357 °C) com o calor latente (para evaporar toda a massa na temperatura de ebulição).

Calor sensível: $Q_s=mc\Delta T=750\times0{,}03\times(357-30)=750\times0{,}03\times327=7{.}357{,}5\text{ cal}$.

Calor latente: $Q_L=mL=750\times70=52{.}500\text{ cal}$.

Total: $Q=Q_s+Q_L=7{.}357{,}5+52{.}500=59{.}857{,}5\text{ cal}$.

Q19

Ondas — Conceitos básicos — Comprimento De Onda 4G E 5G

As faixas de radiofrequências utilizadas pelo 5G no Brasil foram definidas pela Anatel e serão de 2,1 a 3,5 GHz, diferente da utilizada pelo 4G que é na faixa de 700 MHz. Essa utilização de faixa com frequência maior é estratégica para os objetivos que essa nova revolução traz. Quanto maior a frequência das ondas utilizada maior a capacidade de dados transmitidos, porém esse ganho de capacidade vem com uma consequência: o 5G terá menor alcance. Para sanar esse tipo de problema, as empresas responsáveis terão que investir em um número muito maior de transmissores e receptores.

Disponível em <https://azeheb.com.br/blog/o-futuro-e-a-fisica-por-tras-do-5g/?doing_wp_cron=1665324263.449089 0502929687500000>. Acesso em: 19 out. 2022 (adaptado).

Com base na leitura e nos dados presentes no texto, em quantas vezes o comprimento da onda relacionada à transmissão 4G é maior que o menor comprimento de onda da tecnologia 5G?

A)3

B)7

C)2

D)5

E)10

Gabarito — Unifor 2023.1 (Medicina)

Resolução

Como $\lambda=\dfrac{c}{f}$, o comprimento de onda é inversamente proporcional à frequência. O menor comprimento de onda do 5G corresponde à maior frequência da faixa, 3,5 GHz.

$\dfrac{\lambda_{4G}}{\lambda_{5G,\,min}}=\dfrac{c/f_{4G}}{c/f_{5G,\,max}}=\dfrac{f_{5G,\,max}}{f_{4G}}=\dfrac{3{,}5\text{ GHz}}{0{,}7\text{ GHz}}=5$.

Q20

Mecânica — Estática — Torque Momento De Forca

Arthur (80 kg) e Camilla (54 kg) estavam voltando para casa de carro, quando ele percebe que o pneu furou, esvaziando-se. Descem juntos para fazerem a troca do pneu furado. Arthur, com a chave de roda em formato de "L" de comprimento 500 mm, ajusta uma extremidade da chave no 1° parafuso, inclinando-a de 60° em relação ao solo plano, e aplica verticalmente todo seu peso na outra extremidade, conseguindo soltar o parafuso. Camilla resolve ajudá-lo, pedindo para soltar o próximo parafuso enquanto Arthur pegaria o novo pneu. Ela ajusta uma extremidade da chave no 2° parafuso, mantendo a chave na posição horizontal, paralela ao solo, e aplica verticalmente, todo seu peso na metade do comprimento da ferramenta. Analise as situaçãoes a seguir e assinale a opção correta.

(Se necessário, adote g = 10 m/s², sen 60° = 0,8; cos 60° = 0,5).

A)Camilla soltará o 2° parafuso aplicando seu peso verticalmente na metade da ferramenta, estando esta paralela ao solo.

B)Camilla soltará o 2° parafuso aplicando seu peso verticalmente na outra extremidade da ferramenta, estando esta paralela ao solo.

C)Camilla soltará o 2° parafuso aplicando seu peso verticalmente na outra extremidade com o mesmo ângulo utilizado por Arthur.

D)Camilla soltará o 2° parafuso aplicando seu peso verticalmente na metade da ferramenta com o mesmo ângulo utilizado por Arthur.

E)Camilla soltará o 2° parafuso aplicando seu peso verticalmente na metade da ferramenta com metade do ângulo utilizado por Arthur.

Gabarito — Unifor 2023.1 (Medicina)

Resolução

O torque é $\tau=F\,d\,\text{sen}\,\theta$, onde $\theta$ é o ângulo entre o braço da chave e a força aplicada (vertical, o peso).

Arthur: chave a 60° do solo, força vertical (90° do solo); ângulo entre braço e força: $\theta=90°-60°=30°$, $\text{sen }30°=\cos 60°=0{,}5$. $\tau_{Arthur}=800\times0{,}5\times0{,}5=200\text{ N}\cdot\text{m}$ (peso $=80\times10=800\text{ N}$). Esse foi o torque suficiente para soltar o parafuso.

Camilla, na metade (250 mm), chave horizontal: força vertical perpendicular ao braço horizontal, $\theta=90°$. $\tau=540\times0{,}25\times1=135\text{ N}\cdot\text{m}$ (peso $=54\times10=540\text{ N}$). Como $135\text{ N}\cdot\text{m}\lt 200\text{ N}\cdot\text{m}$, esse torque é insuficiente — a configuração descrita no enunciado (metade da ferramenta) NÃO solta o parafuso.

Camilla, na outra extremidade (500 mm), chave horizontal: $\tau=540\times0{,}5\times1=270\text{ N}\cdot\text{m}>200\text{ N}\cdot\text{m}$ — torque suficiente, o parafuso é solto.

Logo, é aplicando seu peso na extremidade da ferramenta (não na metade) que Camilla consegue soltar o parafuso.