UNIT Sergipe Especial 2015.1 — Questões de Física

Q51

Física Geral — Análise Dimensional — Análise dimensional

A conversão de unidades é importante, assim como reconhecê-las se faz necessário para que as grandezas físicas sejam corretamente definidas.

Considerando-se as seguintes grandezas físicas, velocidade (v), aceleração (a), tempo (t), distância (d), força (F), pressão (p), densidade (r), massa (m) e impulso (I), a equivalência entre essas grandezas que apresenta a equação dimensionalmente correta é a

A)F = mv²/a

B)I = mvd

C)r = ma/p

D)v = ad/t

E)d = at²

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Dimensões: $[v]=LT^{-1}$, $[a]=LT^{-2}$, $[t]=T$, $[d]=L$, $[F]=MLT^{-2}$, $[p]=ML^{-1}T^{-2}$, $[\rho]=ML^{-3}$, $[I]=MLT^{-1}$.

A) $\dfrac{mv^2}{a}$ tem dimensão $ML$, e não $MLT^{-2}$.

B) $mvd$ tem dimensão $ML^{2}T^{-1}$, e não $MLT^{-1}$.

C) $\dfrac{ma}{p}$ tem dimensão $L^{2}$, e não $ML^{-3}$.

D) $\dfrac{ad}{t}$ tem dimensão $L^{2}T^{-3}$, e não $LT^{-1}$.

E) $at^2$ tem dimensão $LT^{-2}\cdot T^{2}=L$, igual à de $d$. Dimensionalmente correta.

Alternativa correta: E

Q52

Mecânica — Cinemática — Velocidade escalar média

Considere-se um carro que se movimenta em linha reta com uma velocidade escalar média de 108,0km/h durante 2,2h, e, em seguida, com uma velocidade escalar média de 72,0km/h, durante 1,8h.

Nessas condições, é correto afirmar que a velocidade escalar média desenvolvida em todo o percurso, em m/s, é igual a

A)25,5

B)30,4

C)32,7

D)34,8

E)38,2

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Distâncias: $d_1=108{,}0\cdot2{,}2=237{,}6$ km e $d_2=72{,}0\cdot1{,}8=129{,}6$ km. Total: $367{,}2$ km em $2{,}2+1{,}8=4{,}0$ h.

$v_m=\dfrac{367{,}2}{4{,}0}=91{,}8\ \text{km/h}=\dfrac{91{,}8}{3{,}6}=25{,}5\ \text{m/s}$.

Alternativa correta: A

Q53

Mecânica — Dinâmica — Tração em movimento acelerado

Um corpo de massa 2,0kg está preso a uma corda ideal vertical e inicialmente em repouso. Em seguida, o corpo é acelerado para cima, atingindo uma velocidade de módulo igual a 2,0m/s, em um intervalo de tempo de 0,5s. Sendo o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10m/s², é correto afirmar que a força de tração na corda, em N, é igual a

A)16

B)20

C)24

D)28

E)32

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Aceleração: $a=\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=\dfrac{2{,}0}{0{,}5}=4{,}0\ \text{m/s}^2$.

Segunda lei de Newton na vertical: $T-mg=ma\Rightarrow T=m(g+a)=2{,}0\,(10+4{,}0)=28\ \text{N}$.

Alternativa correta: D

Q54

Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho resultante e energia

A Lei de Conservação de Energia é uma das leis mais importantes e fundamentais de toda a ciência. Apesar das mudanças de um tipo de energia para outro, a energia nunca é criada ou destruída. Nesse contexto, uma caixa com massa de 5,0kg, que se encontra em repouso sobre uma superfície horizontal, é posta em movimento sob a ação de uma força horizontal de módulo 25,0N.

Sabendo-se que o módulo da aceleração da gravidade local é igual a 10m/s² e que o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a superfície é igual a 0,4, é correto afirmar que a energia cinética da caixa, após um deslocamento de 3,0m, em J, é igual a

A)10

B)15

C)20

D)25

E)30

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Atrito: $f=\mu mg=0{,}4\cdot5{,}0\cdot10=20$ N. Resultante: $F_R=25{,}0-20=5{,}0$ N.

Como a caixa parte do repouso, $E_c=F_R\,d=5{,}0\cdot3{,}0=15\ \text{J}$.

Alternativa correta: B

Q55

Mecânica — Hidrostática — Conceitos de hidrostática

Os líquidos escoam sob a ação da gravidade até ocuparem as regiões mais baixas possíveis dos recipientes que os contêm.

Com base nos conhecimentos sobre Hidrostática, marque com V as afirmativas verdadeiras, e com F, as falsas.

( ) A unidade de pressão manométrica no SI é o Pascal.

( ) O empuxo em um corpo submerso depende da forma do corpo.

( ) A razão entre a massa específica de uma substância e a da água é chamada de densidade absoluta.

( ) O fator que determina se o corpo flutua ou afunda é a relação entre a densidade do corpo e seu volume.

A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo é a

A)F V F F

B)F F V V

C)V F V F

D)V V F F

E)V V V V

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Sem alternativa correta

Resolução comentada

1. No SI, a pressão (inclusive a manométrica) é medida em pascal. Verdadeira.

2. O empuxo é $E=\rho_{fluido}\,V_{deslocado}\,g$: depende do volume deslocado, não da forma do corpo. Falsa.

3. A razão entre a massa específica de uma substância e a da água é a densidade relativa; a densidade absoluta é a própria massa específica. Em rigor, falsa.

4. Flutuar ou afundar depende da relação entre a densidade do corpo e a do fluido, não entre densidade e volume do corpo. Falsa.

Sequência, de cima para baixo: V F F F (não consta entre as alternativas).

Conferência do original: Conferência com o caderno original CONSULTEC, pp. 20–21: a palavra “absoluta” e as cinco sequências constam assim no PDF; não se trata de erro de transcrição da página. A sequência conceitualmente correta é V F F F, ausente nas opções. Sem gabarito oficial deste processo localizado, não atribuímos letra nem afirmamos anulação oficial.

Q56

Mecânica — Hidrostática — Pressão de coluna líquida

A pressão na base de um recipiente cheio de água que se encontra ao nível do mar é 3,0.10³N/ m². A água é então despejada, e o recipiente é preenchido com um líquido de massa específica igual a 0,6g/cm³.

Considerando-se a massa específica da água igual a 1,0g/cm³ e o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10m/s², conclui-se que a nova pressão na base do recipiente passa a ser, em 10³N/m², igual a

A)0,8

B)1,0

C)1,4

D)1,8

E)2,2

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

A pressão na base é $p=\rho gh$. Com água: $h=\dfrac{p}{\rho g}=\dfrac{3{,}0\times10^{3}}{1000\cdot10}=0{,}30$ m.

Com o novo líquido ($600\ \text{kg/m}^3$) e a mesma altura: $p'=600\cdot10\cdot0{,}30=1{,}8\times10^{3}\ \text{N/m}^2$.

Alternativa correta: D

Q57

Ondas — Acústica — Efeito Doppler na água

O efeito Doppler para o som é experimentado sempre que há um movimento relativo entre a fonte do som e o observador. Um barco A viaja através da água a uma velocidade de 10m/s, emitindo uma onda sonora a uma frequência de 298Hz.

Considerando-se a velocidade do som na água igual a 1500,0m/s e um barco B em repouso a certa distância do barco A, conclui-se que a frequência detectada por um observador no barco B, quando o barco A está se aproximando dele, em Hz, é de, aproximadamente,

A)280

B)300

C)320

D)340

E)360

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Fonte (barco A) aproximando-se de observador em repouso: $f'=f\dfrac{v}{v-v_f}$.

$f'=298\cdot\dfrac{1500}{1500-10}=298\cdot1{,}0067\approx300\ \text{Hz}$.

Alternativa correta: B

Q58

Óptica — Refração — Refração em bloco de vidro

A figura representa um bloco de vidro transparente, de formato retangular, imerso no ar e um raio de luz monocromático, incidindo sobre o lado AB desse retângulo.

Bloco retangular de vidro imerso no ar; raio incide na face AB formando 45 graus com a normal horizontal.

Sabendo-se que o índice de refração do vidro, em relação ao ar, é igual a √2 e que o módulo da velocidade de propagação da luz no vácuo, 3,0.10⁵km/s, é correto afirmar:

A)O ângulo de refração é igual a 45°.

B)O ângulo limite para o dioptro vidro-ar é igual a 45°.

C)O ângulo de reflexão que ocorre no vidro é igual a 30°.

D)O índice de refração do vidro independe da cor do raio incidente.

E)A velocidade de propagação da luz no vidro é igual a 3.10⁸m/s.

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Na face AB, $n_{ar}\,\text{sen}\,45°=n_{vidro}\,\text{sen}\,r\Rightarrow\text{sen}\,r=\dfrac{0{,}707}{\sqrt2}=0{,}5\Rightarrow r=30°$.

A) O ângulo de refração é $30°$, não $45°$. Falsa.

B) Ângulo limite vidro-ar: $\text{sen}\,L=\dfrac{1}{\sqrt2}\Rightarrow L=45°$. Verdadeira.

C) O raio refratado atinge a face perpendicular com incidência de $60°$ (maior que o ângulo limite), sofrendo reflexão total com ângulo de reflexão de $60°$, não $30°$. Falsa.

D) O índice de refração depende da cor (dispersão). Falsa.

E) $v=\dfrac{c}{n}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{\sqrt2}\approx2{,}1\times10^{8}$ m/s, e não $3\times10^{8}$ m/s. Falsa.

Alternativa correta: B

Q59

Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo de fio e bússola

A figura I representa a agulha da bússola alinhada com o vetor indução magnética da Terra, B_Terra, e a figura II, a nova posição da agulha, que se alinha com o campo magnético resultante, deslocando 45°.

Bússola sob um fio: sem corrente aponta segundo o campo terrestre; com corrente, a agulha se alinha à soma dos campos e gira 45 graus.

Sabendo-se que a intensidade do campo de indução magnética da Terra no local do experimento é igual a 30,0μT, a permeabilidade magnética do meio é igual a 4π.10⁻⁷Tm/ A, a distância entre o fio e a bússola é igual a 1,0cm, √2 igual a 1,4, e que cos45° é igual a sen45°, que é igual a √2/2, conclui-se que a intensidade da corrente elétrica que percorre o fio, em A, é, aproximadamente, de

A)1,0

B)1,8

C)2,0

D)2,5

E)3,0

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Sem alternativa correta

Resolução comentada

Sem corrente, a agulha aponta no sentido de $\vec B_{Terra}$. A corrente cria $\vec B_{fio}$, perpendicular a $\vec B_{Terra}$ (figura), e a agulha se alinha com a resultante, deslocada de $45°$:

$\tan45°=\dfrac{B_{fio}}{B_{Terra}}=1\Rightarrow B_{fio}=B_{Terra}=30{,}0\ \mu\text{T}$.

Campo de um fio longo: $B_{fio}=\dfrac{\mu_0I}{2\pi d}\Rightarrow I=\dfrac{2\pi d\,B_{fio}}{\mu_0}=\dfrac{2\pi\cdot0{,}010\cdot30{,}0\times10^{-6}}{4\pi\times10^{-7}}=1{,}5\ \text{A}$.

Resultado calculado: $I=1{,}5\ \text{A}$.

Conferência do original: Conferência com o caderno original CONSULTEC, pp. 21–22: os dados são 30,0 μT, distância de 1,0 cm e desvio de 45°, com os campos perpendiculares na figura. Eles fornecem 1,5 A, ausente nas cinco alternativas impressas. Sem gabarito oficial deste processo localizado, não atribuímos letra nem afirmamos anulação oficial.

Q60

Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo no centro de bobina

O detector de metais utilizado em aeroportos consiste de uma bobina e um medidor de campo magnético. A corrente elétrica ao circular uma bobina gera um campo magnético denominado campo de referência. Dessa forma, quando o detector se aproxima de um objeto de metal, o campo magnético registrado no medidor é diferente do de referência, indicando a presença de algum objeto metálico.

Considerando-se que a bobina tem raio de 10,0cm e possui 100 espiras justapostas, a permeabilidade magnética do meio igual a 4π.10^–7Tm/A e que o campo magnético medido no seu centro é igual a 4πmT, a intensidade da corrente elétrica que a percorre, em A, é igual a

A)10,0

B)15,0

C)20,0

D)25,0

E)30,0

Gabarito Método TEF (gabarito oficial não localizado)

Resolução comentada

Campo no centro de uma bobina de $N$ espiras justapostas: $B=\dfrac{\mu_0NI}{2R}\Rightarrow I=\dfrac{2RB}{\mu_0N}$.

$I=\dfrac{2\cdot0{,}100\cdot4\pi\times10^{-3}}{4\pi\times10^{-7}\cdot100}=20{,}0\ \text{A}$.

Alternativa correta: C