UFRR 2012 · Integral — Questões de Física com Gabarito e Resolução

Q28

Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho do peso na elevação e na queda

A força de atração entre duas massas varia inversamente ao quadrado da distância. Nas proximidades da superfície da Terra, esta força, denominada força peso $\vec P$, pode ser aproximada por uma constante, escrita pelo produto $\vec P=m\vec g$, onde m é a massa do objeto nas proximidades da Terra e $\vec g$ é o vetor aceleração da gravidade. Ao elevar um objeto, do solo até uma altura h (situação 1), nas proximidades da superfície da Terra, e, posteriormente, ao deixar este objeto cair até atingir novamente o solo (situação 2), o trabalho da força peso na situação 1 (W₁) e o trabalho da força peso na situação 2 (W₂) dão como resultados, respectivamente:

A)$W_1=-mgh;\ W_2=mgh$

B)$W_1=mgh;\ W_2=-mgh$

C)$W_1=W_2$

D)$W_1=mgh;\ W_2=-mgh$

E)$W_1=0\ (\mathrm{zero});\ W_2=0\ (\mathrm{zero})$

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Na elevação, o deslocamento é contrário ao peso.

$$W_1=-mgh$$

Na queda, o deslocamento é no mesmo sentido do peso.

$$W_2=mgh$$

O trabalho do peso tem sinais opostos nos dois trajetos, com o mesmo módulo para a mesma diferença de altura.

Alternativa correta: A.

Q29

Mecânica — Quantidade de movimento — Variação do momento de fóton refletido

Explicando a reflexão da luz, em uma superfície refletora, como a variação da quantidade de movimento de uma partícula de luz, assinale a alternativa que identifica a direção e o sentido do vetor que representa a variação da quantidade de movimento de uma partícula luminosa que vai se refletir por um espelho plano. Lembre que a reflexão regular da luz implica que o ângulo de incidência (i) seja igual ao de reflexão (r).

Raio de luz refletido em espelho horizontal, com incidência e reflexão simétricas em relação à normal.

A)Horizontal e para a direita.

B)Vertical e para baixo.

C)Vertical e para cima.

D)Horizontal e para a esquerda.

E)Zero.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

No espelho horizontal, o raio incidente tem componente vertical para baixo e o refletido, para cima.

Na reflexão ideal, os módulos da quantidade de movimento e os ângulos com a normal são iguais.

As componentes horizontais dos vetores se cancelam na diferença; as verticais se somam para cima.

Portanto, a variação da quantidade de movimento tem direção vertical e sentido para cima.

Alternativa correta: C.

Q30

Mecânica — Cinemática — Instante de posição em movimento uniformemente variado

Uma partícula puntiforme possui o movimento dado pela seguinte equação cinemática: $x=1-4t+2t^2$, onde x é a posição expressa em metros, e t o tempo expresso em segundos. Marque abaixo a alternativa que corresponde ao tempo necessário para a partícula ter atingido a distância de 6 metros.

A)5 s.

B)2 s.

C)1 s.

D)7 s.

E)3 s.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Usando x = 6 m na função de posição:

$$6=1-4t+2t^2$$

$$2t^2-4t-5=0$$

$$t=\frac{4\pm\sqrt{56}}4$$

A raiz negativa não corresponde ao tempo posterior ao início.

$$t=1+\frac{\sqrt{14}}2$$

$$t\approx2{,}87\ \mathrm s$$

A opção inteira mais próxima é 3 s, resposta do gabarito. Esse valor é uma aproximação, não a solução exata de x = 6 m.

O cálculo segue a posição especificada pela função; interpretar “distância” como todo o caminho percorrido após uma inversão de sentido seria outro problema.

Alternativa correta: E.

Q31

Ondas — Fenômenos ondulatórios — Interferência construtiva e destrutiva em corda

As figuras (1a), (1b), (2a) e (2b) mostram ondas se propagando em uma corda esticada. A superposição da onda (1a) e (1b) é apresentada na figura 1c. A superposição da onda (2a) e (2b) é apresentada na figura (2c). Com base nas figuras, assinale a única alternativa CORRETA.

Ondas 1a e 1b em fase somam amplitude; ondas 2a e 2b opostas se cancelam na linha 2c.

A)Na figura 1 ocorre o fenômeno de interferência completamente construtiva por causa do alinhamento de picos com vales.

B)Na figura 2 ocorre o fenômeno de interferência completamente destrutiva por causa do alinhamento de picos com vales.

C)Na figura 1 ocorre o fenômeno de interferência completamente destrutiva por causa do alinhamento de picos com picos e vales com vales.

D)Na figura 2 ocorre o fenômeno de interferência completamente destrutiva por causa do alinhamento de picos com picos e vales com vales.

E)Na figura 2 ocorre o fenômeno de interferência completamente construtiva por causa do alinhamento de picos com vales.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Na figura 1, picos coincidem com picos e vales com vales. Os deslocamentos se reforçam, como na maior amplitude de 1c.

Na figura 2, as ondas têm deslocamentos opostos de mesmo módulo: pico coincide com vale.

A soma é zero e o desenho 2c fica horizontal. Trata-se de interferência completamente destrutiva por alinhamento de picos com vales.

Alternativa correta: B.

Q32

Óptica — Refração — Condição de reflexão total entre meios

A tabela a seguir apresenta uma lista de substâncias com seus respectivos índices de refração (n). Dentre as opções abaixo, seria possível observar o fenômeno da REFLEXÃO TOTAL quando um raio de luz incide, com um ângulo suficientemente grande:

Índices de refração das substâncias
Substância	n
Ar	1,0003
Água	1,33
Vidro	1,5
CS₂	1,63

A)da água para o vidro;

B)do ar para a água;

C)do vidro para o dissulfeto de carbono (CS₂);

D)do vidro para a água;

E)do ar para o vidro.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

A reflexão total exige incidência a partir do meio de maior índice para o de menor índice e ângulo acima do crítico.

Entre as passagens listadas, somente vidro para água apresenta diminuição do índice.

$$1{,}5>1{,}33$$

Nas demais, o raio vai para um meio de índice maior, impossibilitando esse fenômeno na interface idealizada.

Alternativa correta: D.

Q33

Termologia — Gases — Variação térmica em expansão isobárica

Em um gás ideal, a energia é principalmente cinética, devido à pouca interação entre as partículas que constituem o gás. Vamos considerar que o gás sofre uma expansão, passando do volume de 2 litros para 7 litros. Considerando o processo de expansão isobárico. Sabendo que a temperatura no início do processo de expansão era de 100 K, assinale a opção que corresponde à variação da temperatura durante o processo.

A)250 K.

B)150 K.

C)0 K.

D)350 K.

E)300 K.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

A quantidade de gás e a pressão permanecem constantes.

$$\frac{T_f}{T_i}=\frac{V_f}{V_i}$$

$$T_f=100\times\frac72$$

$$T_f=350\ \mathrm K$$

A variação é:

$$\Delta T=T_f-T_i$$

$$\Delta T=350-100$$

$$\Delta T=250\ \mathrm K$$

Alternativa correta: A.

Q34

Eletricidade — Eletrostática — Equipotenciais em campo uniforme

A figura representa uma região do espaço entre duas placas condutoras paralelas em que se estabelece um campo elétrico uniforme, vertical e para baixo. Ao considerar o valor do potencial elétrico V nos pontos P₁, P₂ e P₃ da figura, é correto afirmar que:

Placas paralelas com campo para baixo; P1 e P2 estão à mesma altura e P3 abaixo.

A)$V_1=V_2<V_3$

B)$V_1=V_2=V_3$

C)$V_1>V_3>V_2$

D)$V_1=V_2>V_3$

E)$V_1=V_3>V_2$

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

O campo elétrico aponta para potenciais decrescentes.

Como o campo é vertical e uniforme, as linhas horizontais são equipotenciais.

P1 e P2 estão na mesma altura. P3 está abaixo deles, no sentido do campo.

$$V_1=V_2>V_3$$

Alternativa correta: D.

Q35

Eletricidade — Eletrodinâmica — Teste de comportamento ôhmico em duas tabelas

Medidas em dois dispositivos
V — dispositivo 1 (V)	I — dispositivo 1 (A)	V — dispositivo 2 (V)	I — dispositivo 2 (A)
2,0	4,0	3,0	2,0
2,5	5,0	4,0	2,5
3,0	6,0	9,0	3,0

A tabela desta questão fornece a corrente I que atravessa dois dispositivos para diversos valores de diferença de potencial V medidos entre as extremidades dos dispositivos. Analisando os dados da tabela, assinale a alternativa CORRETA.

A)A lei de Ohm não pode ser verificada.

B)O dispositivo 2 obedece a lei de Ohm e o dispositivo 1 não obedece a lei de Ohm.

C)Os dispositivos 1 e 2 obedecem a lei de Ohm.

D)Os dispositivos 1 e 2 não obedecem a lei de Ohm.

E)O dispositivo 1 obedece a lei de Ohm e o dispositivo 2 não obedece a lei de Ohm.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Para o dispositivo 1:

$$R_1=\frac{2{,}0}{4{,}0}$$

$$R_1=0{,}5\ \Omega$$

As outras linhas dão o mesmo valor: 2,5/5,0 e 3,0/6,0.

No dispositivo 2, duas linhas já mostram a diferença.

$$R_{2,a}=\frac{3{,}0}{2{,}0}$$

$$R_{2,a}=1{,}5\ \Omega$$

$$R_{2,c}=\frac{9{,}0}{3{,}0}$$

$$R_{2,c}=3{,}0\ \Omega$$

Somente o dispositivo 1 mantém a razão V/I constante e obedece à lei de Ohm nas condições apresentadas.

Alternativa correta: E.

Q36

Eletricidade — Eletrostática — Ausência de equilíbrio entre cargas opostas

Consideremos duas partículas puntiformes com cargas elétrica +q e −q separadas por uma distância D. As partículas carregadas ficam fixadas em dois pontos distintos: ponto A e ponto B. Uma terceira partícula carregada eletricamente, que não é fixada, é colocada entre os pontos A e B, na reta que une os dois pontos. Admitindo-se que as massas de todas as partículas podem ser desconsideradas, escolha abaixo a afirmativa correta.

A)Para que a terceira partícula carregada fique em equilíbrio, esta deve ser colocada exatamente em um ponto equidistante dos pontos A e B, e sua carga deve ser positiva.

B)Independente do sinal da carga elétrica da terceira partícula, e de onde seja colocada entre os pontos A e B, automaticamente o sistema não ficará em equilíbrio.

C)A terceira partícula carregada deve ser negativa e ser colocada em qualquer ponto da reta que une os pontos A e B, para que o sistema esteja em equilíbrio.

D)A terceira partícula carregada estará em equilíbrio, independentemente do sinal da sua carga, se esta partícula for colocada exatamente à meia distância entre os pontos A e B.

E)Caso as duas partículas carregadas fixadas em A e B estejam livres (e não fixadas nos referidos pontos), separadas pela distância D, o sistema automaticamente estará em equilíbrio.

Gabarito oficial da UFRR

Resolução comentada

Entre +q e −q, o campo da carga positiva aponta para longe dela, em direção à negativa.

O campo da carga negativa aponta para ela, no mesmo sentido do primeiro.

Os campos se somam e não se anulam em nenhum ponto entre A e B.

Para uma terceira carga não nula, mudar seu sinal apenas inverte a força resultante; não a torna zero. Não há a posição de equilíbrio proposta nesse intervalo.

Alternativa correta: B.