Ir para o conteúdo

UFRR · 2014 · Integral

Universidade Federal de Roraima

9 questões de Física

Q28
Mecânica — Dinâmica — Força elástica no menor alongamento

O uso da física nos esportes é comum e vem crescendo de ano para ano. Vamos considerar que um atleta de alto rendimento usou uma tira de borracha atada ao seu abdômen, conseguindo alongar a tira de borracha segundo a tabela: Considerando que a tira elástica obedece a lei de Hooke e possui constante elástica igual a 60,0N/m, assinale a opção a qual corresponde a força exercida pelo atleta na tira, no dia de menor rendimento:

Alongamentos da tira
DiaAlongamento
Primeiro1,0 m
Segundo1,1 m
Terceiro0,9 m
Quarto0,8 m
A)40,0 N.
B)54,0 N.
C)60,0 N.
D)66,0 N.
E)48,0 N.

Gabarito oficial da UFRR

E
Resolução comentada

O menor alongamento é 0,8 m, registrado no quarto dia.

$$F=kx$$

$$F=60{,}0\times0{,}8$$

$$F=48{,}0\ \mathrm N$$

Alternativa correta: E.

Q29
Mecânica — Dinâmica — Aceleração pela componente horizontal da força

Considere o objeto de massa M inicialmente parado, no qual está sendo aplicada uma força $\vec F$, conforme a figura. O ângulo entre a força e a horizontal (φ) é de 30 graus. Usando a segunda lei de Newton, podemos afirmar que a aceleração na direção horizontal, $|a_h|$, é dada por:

Bloco sobre superfície horizontal com força F inclinada 30 graus para cima e para a direita.
A)$|a_h|=|F|\cos30^\circ/M$
B)$|a_h|=|F|/M$
C)$|a_h|=|F|$
D)$|a_h|=0$
E)$|a_h|=|F|\sin30^\circ/M$

Gabarito oficial da UFRR

A
Resolução comentada

Desconsiderando atrito não especificado, a resultante horizontal é a componente de F nesse eixo.

$$F_x=F\cos30^\circ$$

Pela segunda lei:

$$Ma_x=F\cos30^\circ$$

$$a_x=\frac{F\cos30^\circ}{M}$$

O peso e a normal atuam no eixo vertical e não substituem essa projeção horizontal.

Alternativa correta: A.

Q30
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho de força aplicada ao carrinho

Joana é uma roraimense ganhando o seu dia a dia vendendo mingau com canela. Todos os dias, ela sai de sua residência localizada no bairro São Pedro, se deslocando aproximadamente 3 Km para o seu ponto de venda. Neste translado, ela exerce uma força constante de intensidade 20N para empurrar o carrinho de mingau, sendo que a força e o deslocamento possuem a mesma direção e sentido. Calcule o trabalho realizado pela Joana em seu carrinho de mingau, dado que o coeficiente de atrito entre o corpo e a superfície é exatamente 0,3.

A)5x104 J.
B)6x104 N.
C)6x104 J.
D)600 Km/N.
E)500 N.

Gabarito oficial da UFRR

C
Resolução comentada

Força e deslocamento têm a mesma direção e sentido.

$$d=3\ \mathrm{km}$$

$$d=3000\ \mathrm m$$

$$W=Fd\cos0^\circ$$

$$W=20\times3000$$

$$W=6\times10^4\ \mathrm J$$

O coeficiente de atrito não altera o trabalho da força especificada; seria relevante para outra pergunta sobre resultante ou energia dissipada.

Alternativa correta: C.

Q31
Ondas — Fenômenos ondulatórios — Definições de fenômenos ondulatórios

Um grupo de alunos com cinco componentes, participaram de uma olimpíada de física, no meio das questões apresentadas tinha uma referente aos conceitos de interferência, polarização e difração de onda. Um dos componentes detectou uma explicação incorreta: I. Interferência – processo que consiste na separação das ondas na mesma região dos espaços. II. Polarização – fenômeno no qual uma onda transversal, vibrando em várias direções, tem uma de suas direções de vibração selecionada, enquanto as vibrações nas demais direções são impedidas de passar por um dispositivo, denominado polarizador. III. Difração – propriedade que as ondas têm de contornar obstáculos ou passar por um orifício quando são parcialmente interrompidas por ele, desta forma, atingindo regiões que, levadas em consideração apenas a propagação retilínea, não seriam perturbadas, chamadas de regiões de “sombra da onda”. Analisando a explicação dos pontos I, II e III, assinale a alternativa que contém a(s) explicação(ões) incorreta(s):

A)I.
B)II.
C)III.
D)I e II.
E)I, II e III.

Gabarito oficial da UFRR

A
Resolução comentada

A afirmação I está incorreta: interferência é o efeito da superposição de ondas na mesma região, não sua separação.

A afirmação II descreve a seleção de uma direção de vibração de onda transversal por um polarizador.

A afirmação III descreve a difração, com propagação para regiões não alcançadas por uma construção puramente retilínea.

Portanto, somente a primeira explicação está incorreta.

Alternativa correta: A.

Q32
Termologia — Gases — Comparação de temperaturas de gases ideais

Vamos considerar dois recipientes nos quais o primeiro contém 2 mols de He (hélio) e o segundo contém 2 mols de Ar (argônio). A pressão nos dois recipientes é idêntica e os respectivos gases ocupam volumes iguais. A massa molecular do hélio é igual a 4 e a massa molecular do argônio é igual a 40. Assinale a alternativa correta.

A)A temperatura do recipiente que contém o gás hélio é maior do que a temperatura do recipiente que contém o gás argônio.
B)A temperatura do recipiente que contém o gás hélio é menor do que a temperatura do recipiente que contém o gás argônio.
C)O número de moléculas de argônio é diferente do número de moléculas de hélio, o que nos impede de ter uma conclusão em relação à temperatura.
D)As temperaturas nos dois recipientes são idênticas.
E)A energia cinética média por molécula do recipiente que contém hélio é menor que a do recipiente que contém argônio.

Gabarito oficial da UFRR

D
Resolução comentada

Para cada recipiente:

$$T=\frac{PV}{nR}$$

P, V e n são iguais, e R é a mesma constante universal.

Logo, as temperaturas dos dois gases são iguais. A energia cinética média por molécula também depende da temperatura, não da massa molecular isolada.

Alternativa correta: D.

Q33
Termologia — Gases — Pressão de pneu e referência manométrica

A temperatura na cidade de Boa Vista pode variar em valores consideráveis no decorrer de um dia. Um cidadão de Boa Vista calibrou o pneu de seu carro ao meio dia, quando a temperatura era de 40.0 graus centígrados. Considerando o mesmo pneu à noite, quando a temperatura era 26.0 graus centígrados, e que o gás usado para enchê-lo possui fraca interação entre as moléculas, assinale qual das opções corresponde ao valor mais aproximado da pressão do pneu do carro à noite, sabendo que durante o dia o cidadão de Boa Vista calibrou-o com 30.0 psi, segundo o marcador do posto de gasolina.

A constante dos gases perfeitos é R = 0,082 L·atm/(mol·K).

A temperatura em graus Kelvin relaciona-se com a temperatura em graus centígrados por (T=t+273), onde t é a temperatura em graus centígrados e T a temperatura em graus Kelvin. Por fim, uma libra força por polegada quadrada (psi) corresponde a 0,068 atmosferas.

A)24,2psi.
B)30,0psi.
C)31,1psi.
D)22,3psi.
E)28,7psi.

Gabarito oficial da UFRR

E
Resolução comentada

Admite-se volume e quantidade de gás constantes.

$$T_1=313\ \mathrm K$$

$$T_2=299\ \mathrm K$$

Se 30 psi for tratado como pressão absoluta, como na conta que reproduz o gabarito:

$$P_2=30\frac{299}{313}$$

$$P_2\approx28{,}7\ \mathrm{psi}$$

Entretanto, o enunciado atribui a leitura ao marcador do posto, normalmente manométrica. Nesse caso, a pressão atmosférica precisa ser somada antes da razão e subtraída ao final.

Por exemplo, tomando pressão atmosférica de 1 atm e a conversão fornecida, a leitura final fica próxima de 28,0 psi, ausente das opções.

A pressão atmosférica e a referência da leitura não foram fixadas. Preserva-se a resposta publicada com essa ressalva, sem pontuação TEF.

Resposta publicada pela banca: E.

Q34
Eletricidade — Eletrostática — Ponto de força nula entre fontes desiguais

Um estudante da UFRR estava interessado em estudar a composição de forças entre cargas elétricas. Para ajudar no raciocínio do problema, colocou inicialmente duas cargas +Q e +3Q, fixadas nos pontos A e B de uma reta. A distância entre as cargas fixadas nos pontos A e B é de 1,00m. Posteriormente, foi colocada uma terceira carga livre em um ponto entre as cargas que estão situadas nos pontos A e B, conforme a figura abaixo.

A carga que foi colocada entre os pontos A e B possui carga -Q, e a única interação entre as cargas é a elétrica, não havendo, incluso, forças dissipativas. Assinale, a opção que aponta com melhor aproximação, a distância da carga colocada no ponto A da carga colocada entre as duas fixas, de tal modo que o sistema se encontre em equilíbrio dinâmico.

Cargas fixas +Q em A e +3Q em B, com carga −Q livre entre elas.
A)0,50 m.
B)0,25 m.
C)0,37 m.
D)0,75 m.
E)Não há nenhum ponto entre A e B em que o sistema esteja em equilíbrio dinâmico.

Gabarito oficial da UFRR

C
Resolução comentada

Seja x a distância de A à carga negativa. A distância até B é 1−x.

As atrações têm sentidos opostos; para resultante nula:

$$\frac{kQ^2}{x^2}=\frac{3kQ^2}{(1-x)^2}$$

$$1-x=\sqrt3\,x$$

$$x=\frac1{1+\sqrt3}$$

$$x\approx0{,}366\ \mathrm m$$

A melhor aproximação oferecida é 0,37 m. A condição determina força nula nessa posição; não estabelece equilíbrio estável contra pequenos deslocamentos.

Alternativa correta: C.

Q35
Eletricidade — Eletrodinâmica — Número de elétrons em descarga de corrente constante

Uma das preocupações de quem vive no Estado de Roraima é o alto índice de ocorrência de descargas elétricas durante tempestades. Principalmente quem vive no interior, pois neste caso a proteção por para-raios é menos usual do que em Boa Vista. Por outro lado, vamos definir a corrente elétrica como sendo a quantidade de carga elétrica que passa em uma seção reta do condutor por unidade de tempo. No sistema internacional de unidades, a unidade de corrente elétrica é o Ampere, simbolizado pela letra (A), que corresponde ao quociente entre a unidade de carga elétrica e a unidade de tempo. Vamos considerar que durante uma tempestade de inverno, na cidade de Boa Vista, um raio atinge um para-raios instalado na UFRR e que este raio produziu uma corrente de 40.000 A como valor mais elevado. Assinale a opção que corresponde a uma afirmativa verdadeira em relação ao fenômeno relatado, lembrando que a carga do elétron é de 1,6x10-19C.

A)Depois que o raio atinge o para-raios, a carga elétrica fica estacionada no condutor que liga o para-raios ao solo, e neste caso a corrente elétrica é nula.
B)A quantidade de carga elétrica que passa pelo condutor pode ser determinda usando apenas o valor da corrente elétrica.
C)Na verdade são os prótons, situados no núcleo atômico, que constituem o material do condutor e flui em direção ao solo.
D)Considerando que a corrente elétrica de 40.000 A mantém-se constante por 2 segundos no condutor, o qual liga o solo ao para-raios, a quantidade de elétrons que passa por uma seção reta do condutor neste tempo é dada por 5x1023.
E)Durante o processo de descargas elétricas que ocorrem em tempestades (raios), não aparecem efeitos dissipativos, nos quais diferentes formas de energia aparecem.

Gabarito oficial da UFRR

D
Resolução comentada

Na hipótese de corrente constante de 40000 A durante 2 s:

$$Q=I\Delta t$$

$$Q=40000\times2$$

$$Q=80000\ \mathrm C$$

O número de elétrons correspondente é:

$$N=\frac Qe$$

$$N=\frac{8\times10^4}{1{,}6\times10^{-19}}$$

$$N=5\times10^{23}$$

Essa conta confirma a afirmação que explicita a duração e a constância da corrente. Ela não pode ser obtida apenas do valor de pico sem uma hipótese sobre a descarga.

Alternativa correta: D.

Q36
Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia solar produzida e tempo de uso de lâmpada

Está se tornando bastante comum o uso de painéis solares para diversos fins. Esses painéis são feitos com células “fotovoltaicas”, capazes de converter energia solar em corrente elétrica. A quantidade de energia a qual esses carregadores podem produzir depende muito de sua potência. Boa Vista, bem perto da linha do equador, localizada a 02° 49' 11'' de latitude Norte, recebe uma enorme quantidade de sol diariamente, é um ótimo lugar para se usar esse tipo de painel. Suponhamos que um painel fictício de 800 W de potência está instalado no teto de uma casa em Boa Vista. Por quanto tempo esse painel conseguiria manter uma lâmpada de 10W acesa, se tivesse 12 horas úteis de sol em um determinado dia?

A)40 dias.
B)25 dias e 10 horas.
C)37 dias e 2 horas.
D)36 dias e 22 horas.
E)39 dias e 15 horas.

Gabarito oficial da UFRR

A
Resolução comentada

A energia gerada nas doze horas úteis é:

$$E=P_{\mathrm{painel}}t_{\mathrm{sol}}$$

$$E=800\times12$$

$$E=9600\ \mathrm{Wh}$$

Se essa energia puder ser aproveitada integralmente pela lâmpada:

$$t=\frac E{P_{\mathrm{lâmpada}}}$$

$$t=\frac{9600}{10}$$

$$t=960\ \mathrm h$$

$$t=40\ \mathrm{dias}$$

A resposta é o equivalente energético ideal; uma instalação real precisaria considerar armazenamento e perdas para manter iluminação fora das horas de sol.

Alternativa correta: A.