Provas Anteriores | FATEC 2008.2 (2º vestibular)

Q25

Mecânica — Cama elástica e conservação da energia

O cientista inglês Robert Hooke estudou as mais diversas áreas da Ciência. Realizou trabalhos científicos com Boyle, Newton e Huygens, por exemplo. Na física, foi responsável por descrever a deformação de materiais elásticos e sua relação com a força.

Em um de seus experimentos, soltou de uma altura de 3 metros, em relação ao solo, uma massa de 70 kg sobre uma cama elástica de circo. A cama elástica sofreu uma deformação de 50 cm, conforme mostra a figura a seguir.

Cama elástica com H = 3 m, h = 1 m, d = 0,5 m e m = 70 kg: a massa cai de 3 m e deforma a cama 0,5 m abaixo do aro, que está a 1 m do solo.

Supondo que há conservação de energia mecânica em qualquer instante e que a cama elástica se deforma uniformemente, o valor da constante elástica da cama é, em N/m$^2$, de

A)19 600.

B)16 000.

C)14 000.

D)11 200.

E)8 400.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Dados da figura: H = 3 m, h = 1 m, d = 0,5 m e m = 70 kg. Adotamos g = 10 m/s², valor que o enunciado não informa.

A cama, sem carga, está a 1 m do solo. Na deformação máxima, o ponto mais baixo fica a:

\[h-d=1-0{,}5=0{,}5\ \mathrm m\]

A massa desce, portanto, da altura de 3 m até 0,5 m:

\[\Delta h=3-0{,}5=2{,}5\ \mathrm m\]

Pela conservação da energia mecânica, a energia potencial gravitacional perdida vira energia elástica:

\[mg\,\Delta h=\frac{k d^2}{2}\] \[70\cdot10\cdot2{,}5=\frac{k\cdot0{,}5^2}{2}\] \[1750=0{,}125\,k\] \[k=14\,000\ \mathrm{N/m}\]

A unidade correta da constante elástica é N/m; o “N/m²” impresso no enunciado é uma imprecisão do caderno.

Alternativa correta: C.

Q26

Eletromagnetismo — Oersted e o eletromagnetismo

Em qualquer tempo da história da Física, cientistas buscaram unificar algumas teorias e áreas de atuação. Hans Christian Oersted, físico dinamarquês, conseguiu prever a existência de ligação entre duas áreas da física, ao formular a tese de que quando duas cargas elétricas estão em movimento, manifesta-se entre elas, além da força eletrostática, uma outra força, denominada força magnética.

Este feito levou a física a uma nova área de conhecimento denominada

A)eletricidade.

B)magnetostática.

C)eletroeletrônica.

D)eletromagnetismo.

E)indução eletromagnética.

Gabarito oficial

Resolução comentada

O texto descreve a união de duas áreas: a eletricidade, ligada às cargas, e o magnetismo, ligado a forças que aparecem entre cargas em movimento.

Essa unificação forma o campo de estudo chamado eletromagnetismo.

Indução eletromagnética é um fenômeno específico dentro dessa área; magnetostática trata de campos magnéticos que não variam no tempo; e eletroeletrônica é aplicação tecnológica, não uma área da Física.

Alternativa correta: D.

Q27

Ondulatória — Radiações nocivas no espectro eletromagnético

Com a descoberta de que um corpo aquecido podia emitir calor em forma de radiação térmica, Max Planck realizou pesquisas nesta área, sendo que seu trabalho é considerado o marco do surgimento da física quântica. Radiação é uma energia, sob forma de onda, emitida pelos corpos devido a sua temperatura. É desta forma que o calor e a luz do Sol chegam à Terra.

Alguns tipos de radiação atravessam nosso corpo, comprimento de onda por volta de $10^{-10}$ m. outros não conseguem e são retidos na superfície, comprimento de onda por volta de $10^{-8}$ m, tornando-se nocivos à nossa saúde. A figura a seguir mostra uma escala de freqüência e as radiações.

Espectro eletromagnético com comprimento de onda de 10⁻¹¹ a 10³ m e frequência de 10²⁰ a 10⁶ Hz: raios gama, raios X, ultravioleta, visível, infravermelho, micro-ondas, TV, FM e AM.

A faixa de freqüência que são nocivas à nossa saúde correspondem, no gráfico à

A)raios gama.

B)micro ondas.

C)ondas de rádio.

D)raios ultravioleta.

E)raios infravermelhos.

Gabarito oficial

Resolução comentada

O enunciado diz que as radiações retidas na superfície do corpo e nocivas têm comprimento de onda da ordem de $10^{-8}$ m. Na escala, esse valor está na região do ultravioleta.

Conferência pela frequência, com $c=3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}$:

\[f=\frac{c}{\lambda}\] \[f=\frac{3\cdot10^{8}}{10^{-8}}=3\cdot10^{16}\ \mathrm{Hz}\]

Esse valor também cai na faixa do ultravioleta. As radiações de $10^{-10}$ m são raios X, que atravessam o corpo.

Alternativa correta: D.

Q28

Termologia — Cozimento em panela de pressão

Para cozer um determinado alimento, deve-se mergulhá-lo em certa quantidade de água pura e submetê-lo por algum tempo à temperatura de 120 °C. Assinale a alternativa que apresenta condições para o cozimento deste alimento.

A)não é possível cozer este alimento na água, uma vez que seu ponto de ebulição é de 100 °C.

B)tomar uma panela comum, submetê-la ao fogo, esperando que a água atinja a temperatura de 120 °C e, após o tempo necessário, cozer o alimento.

C)adicionar uma determinada substância à água, elevando assim o seu ponto de ebulição, este é o único procedimento possível para conseguirmos que a água atinja a temperatura de 120 °C e, portanto, o alimento esteja cozido.

D)colocar o alimento dentro de uma panela hermeticamente fechada, diminuir suficientemente a pressão no seu interior, levando-a ao fogo, esperando que a água atinja a temperatura de 120 °C e que, após o tempo necessário, o alimento esteja cozido.

E)colocar o alimento dentro de uma panela hermeticamente fechada, aumentar suficientemente a pressão no seu interior, levando-a ao fogo, esperando que a água atinja a temperatura de 120 °C e que, após o tempo necessário, o alimento esteja cozido.

Gabarito oficial

Resolução comentada

A temperatura de ebulição da água depende da pressão: quanto maior a pressão sobre o líquido, maior a temperatura em que ele ferve.

Em panela aberta, a água ferve a 100 °C ao nível do mar e não passa disso. Para atingir 120 °C, é preciso aumentar a pressão, como ocorre em uma panela hermeticamente fechada, que retém o vapor.

Diminuir a pressão reduziria a temperatura de ebulição, e a alternativa que fala em “único procedimento possível” (C) é falsa.

Alternativa correta: E.

Q29

Eletricidade — Elétron entre placas paralelas

Um elétron é colocado em repouso entre duas placas paralelas carregadas com cargas iguais e de sinais contrários. Considerando desprezível o peso do elétron, pode-se afirmar que este

A)move-se na direção do vetor campo elétrico, mas no sentido oposto do vetor campo elétrico.

B)move-se na direção e sentido do vetor campo elétrico.

C)fica oscilando aleatoriamente entre as placas.

D)move-se descrevendo uma parábola.

E)fica em repouso.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Entre placas paralelas com cargas iguais e opostas, o campo elétrico é uniforme. A força sobre uma carga é:

\[\vec F=q\vec E\]

O elétron tem carga negativa, então a força tem sentido oposto ao do campo. Como ele parte do repouso, a trajetória segue a direção da força: movimento retilíneo uniformemente acelerado, na direção do campo e no sentido contrário.

A trajetória parabólica só ocorreria se o elétron tivesse velocidade inicial com componente perpendicular ao campo.

Alternativa correta: A.

Q30

Mecânica — Inércia de Galileu e de Newton

Ao estudar o movimento dos corpos, Galileu Galilei considerou que um corpo com velocidade constante permaneceria nessa situação caso não atuasse sobre ele qualquer força ou se a somatória das forças, força resultante, fosse igual a zero.

Comparando este estudo de Galileu com o estudo realizado por Isaac Newton, Lei da Inércia, pode-se afirmar que para Newton

I. um corpo com velocidade constante (intensidade, direção e sentido) possui força resultante igual a zero;

II. um corpo em repouso, com velocidade constante e igual a zero, possui força resultante igual a zero;

III. Galileu considerou a velocidade constante (intensidade, direção e sentido) no movimento circular.

Está correto o que se afirma em

A)I, apenas.

B)I e II, apenas.

C)I e III, apenas.

D)II e III, apenas.

E)I, II e III.

Gabarito oficial

Resolução comentada

Pela lei da inércia, um corpo em repouso ou em movimento retilíneo uniforme tem força resultante nula.

I é verdadeira: velocidade constante em módulo, direção e sentido significa aceleração nula e, portanto, resultante nula.

II é verdadeira: repouso é o caso particular de velocidade constante igual a zero.

III é falsa como escrita: no movimento circular, a direção da velocidade muda a todo instante. Assim, o vetor velocidade não é constante em módulo, direção e sentido.

Estão corretas apenas I e II.

Alternativa correta: B.