FATEC 2014.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Vestibular para o 2º semestre de 2014, aplicado em 15 de junho de 2014. Questões de Física com resolução comentada.
FATEC 2014.2 · Exame de 15 de junho de 2014.
Q35
Eletricidade — Descarga elétrica e ruptura dielétrica
Descargas elétricas atmosféricas ocorrem devido à eletrização de elementos presentes em uma região, sejam nuvens, sejam árvores, aviões, construções e até pessoas. Geralmente, o que contribui para essas descargas é um fenômeno chamado “poder das pontas”, pois, nas extremidades dos objetos, a densidade de cargas elétricas é maior. Porém, essas descargas só são visíveis se, durante a movimentação de partículas portadoras de cargas elétricas entre os diferentes potenciais elétricos, elas romperem a barreira dielétrica, aquecendo o ar à sua volta e transformando energia cinética em térmica e luminosa. Geralmente, podemos observar um ramo principal e alguns secundários dessas descargas.
Com base nessas informações e na figura apresentada, podemos afirmar que
A)no momento da foto, não ocorreu o fenômeno do “poder das pontas”.
B)na mão do Cristo Redentor, uma pessoa também de braços abertos não sofreria uma descarga elétrica.
C)na foto, observa-se que a diferença de potencial elétrico está estabelecida apenas entre as duas mãos do Cristo Redentor.
D)no instante representado pela foto, as partículas portadoras de cargas elétricas não se movimentaram, pois só existe ramo principal.
E)na foto apresentada, pode-se observar a conversão de energia luminosa, acompanhada de ruptura dielétrica conforme descrito no texto.
Gabarito oficial retificado
E
Resolução comentada
Um campo elétrico suficientemente intenso pode ionizar o ar e produzir um caminho condutor: ocorre a ruptura dielétrica. A descarga envolve movimento de portadores de carga, aquecimento e emissão luminosa, que aparece no registro fotográfico.
A opção esperada relaciona a luminosidade à ruptura do isolamento do ar. Sua expressão “conversão de energia luminosa” deve ser entendida, no contexto, como conversão que produz emissão luminosa: a fonte energética da descarga é a energia do campo elétrico, não a luz fotografada.
A imagem não restringe a diferença de potencial às duas mãos da estátua e não permite afirmar proteção de uma pessoa colocada ali.
Alternativa correta: E.
Q36
Mecânica — Regimes de atrito no gráfico
Durante a preparação das salas para o concurso da Fatec, os organizadores arrastavam mesas e carteiras para que tudo ficasse pronto. Vesti começou a observar Bular empurrar uma mesa. Ele notou que a colega aplicava uma força de intensidade $F_{AP}$ sobre a mesa e a mesa não começava a se movimentar instantaneamente, demorando um certo intervalo de tempo para isso.
Vesti deduziu então que isso ocorria devido à força de atrito de intensidade $F_{AT}$ entre o chão e os pés da mesa. Lembrando das aulas de Física, recordou-se de três conceitos: atrito estático, atrito dinâmico (ou cinético) e iminência de movimento.
Considerando a situação descrita e esses três conceitos, podemos concluir corretamente que, no gráfico esquemático representado, os pontos I, II e III correspondem, respectivamente, a situações de
A)iminência de movimento; atrito dinâmico; atrito estático.
B)atrito dinâmico; iminência de movimento; atrito estático.
C)atrito dinâmico; atrito estático; iminência de movimento.
D)atrito estático; iminência de movimento; atrito dinâmico.
E)iminência de movimento; atrito estático; atrito dinâmico.
Gabarito oficial retificado
D
Resolução comentada
No trecho crescente, a mesa permanece em repouso e o atrito estático ajusta seu módulo à força aplicada:
\[F_{AT}=F_{AP}\]
O ponto I está nesse trecho. O ponto II representa o valor máximo de atrito estático, imediatamente antes do deslizamento:
\[F_{e,\max}=\mu_eN\]
Depois que a mesa começa a deslizar, o gráfico assume o patamar do atrito cinético, representado por III:
\[F_c=\mu_cN\]
A queda do máximo até o patamar representa, no modelo adotado, um coeficiente cinético menor que o estático.
Alternativa correta: D.
Q37
Mecânica — Tempos de corrida e velocidade média
Em 2013, Usain Bolt, atleta jamaicano, participou de um evento na cidade de Buenos Aires (Argentina). Ele tinha como desafio competir em uma corrida de curta distância contra um ônibus. A prova foi reduzida de 100 m para 80 m devido à aceleração final impressa pelo ônibus. Depois do desafio, verificou-se que a velocidade média de Bolt ficou por volta de 32 km/h e a do ônibus 30 km/h.
Utilizando as informações obtidas no texto, é correto afirmar que o intervalo de tempo que Usain Bolt e o ônibus demoraram para completar a corrida, respectivamente, foi, em segundos, de
A)6,6 e 4,1.
B)9,0 e 9,6.
C)6,6 e 6,6.
D)9,6 e 9,0.
E)4,1 e 6,6.
Gabarito oficial retificado
B
Resolução comentada
O percurso efetivo foi de 80 m. Usando as velocidades médias, não é necessário conhecer as acelerações instantâneas:
Como Bolt tem maior velocidade média no mesmo percurso, seu tempo deve ser menor, o que também confere a ordem da resposta.
Alternativa correta: B.
Q38
Óptica — Ângulo limite da fibra óptica
Dois tópicos estudados no curso de Materiais, Processos e Componentes Eletrônicos são as teorias ondulatória e ópticas aplicadas em componentes eletrônicos. Um dos elementos importantes nesse ramo é a fibra óptica. Nela, a luz emitida em pulsos é inserida por um lado da fibra e sofre reflexões totais sucessivas pelas paredes internas da fibra, até atingir a outra extremidade, levando as informações necessárias.
Essas reflexões são possíveis porque o ângulo de incidência do feixe é maior que o ângulo limite (ou crítico). Sabe-se que esse ângulo limite pode ser calculado pela relação entre dois índices de refração, o da fibra óptica ($n_F$) e o do meio externo ($n_M$).
Considerando $n_F=3/2$ e $n_M=4/3$, podemos afirmar que o valor do seno do ângulo limite é, aproximadamente, igual a
A)0,17.
B)0,50.
C)0,89.
D)1,00.
E)1,50.
Gabarito oficial retificado
C
Resolução comentada
A reflexão interna total é possível porque a luz incide a partir do meio de maior índice. No limite, o raio refratado faz 90° com a normal. Pela lei de Snell:
Inverter a razão produziria um seno maior que 1, sem significado para um ângulo real.
Alternativa correta: C.
Q39
Termologia — Energia entre dois estados de uma curva de aquecimento
Em uma aula da disciplina de Física no curso de Soldagem da Fatec, o docente responsável retoma com os alunos um tópico visto por eles no Ensino Médio. Explica como efetuar a análise de um gráfico de mudança de estado de uma determinada substância pura hipotética.
Para isso, basta avaliarmos as grandezas físicas representadas nos eixos e o gráfico formado pela relação entre essas grandezas. Nesse gráfico, o trecho que apresenta inclinação indica mudança de temperatura por absorção de energia, e o que apresenta platô (trecho horizontal) indica mudança de estado por absorção de energia.
Após essa explicação, ele pergunta aos alunos qual foi a quantidade total de energia absorvida pela substância entre o fim da mudança de estado para o líquido, até o fim da mudança de estado para o gasoso.
A resposta correta a essa pergunta, em calorias, é
A)2 000.
B)4 000.
C)6 000.
D)10 000.
E)14 000.
Gabarito oficial retificado
D
Resolução comentada
O fim da fusão corresponde ao término do primeiro patamar, em Q igual a 4000 cal. O fim da vaporização corresponde ao término do segundo patamar, em Q igual a 14000 cal.
Como o eixo horizontal registra a energia acumulada, a energia absorvida entre esses dois estados é a diferença das abscissas:
Esse intervalo inclui o aquecimento do líquido e sua vaporização. O valor de 14000 cal incluiria também a energia recebida antes do estado inicial solicitado. O gabarito oficial retificado confirma 10000 cal.
