Unitau Medicina 2014.2: Física com Gabarito e Resolução

Q61

Mecânica — Energia — Sistema massa-mola em repouso

A figura abaixo mostra um bloco (de massa m), que está em repouso. O bloco está preso a uma mola cuja constante elástica é k, e o comprimento natural L. Para esse sistema mecânico (massa-mola), é CORRETO afirmar que

A)possui apenas energia potencial gravitacional.

B)possui apenas energia potencial gravitacional e elástica.

C)possui apenas energia potencial elástica.

D)possui apenas energia cinética.

E)não possui nenhuma forma de energia.

Gabarito do documento

Resolução comentada

O bloco está em repouso, portanto sua energia cinética é nula.

$$K=0$$

Na configuração indicada, a mola deformada armazena energia elástica.

$$U_e=\frac12k(\Delta L)^2$$

A posição do bloco em relação ao nível de referência também define energia potencial gravitacional.

$$U_g=mgh$$

No modelo e nas referências usuais do desenho, aparecem as duas formas de energia potencial.

Alternativa correta: B.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Cinética nula e potenciais de configuração.
M · Matemática — 0: Sem conta necessária.
E · Etapas — 1: Reconhecer energias no repouso.
C · Contexto — 2: Mola vertical deformada e referência gravitacional.
S · Sacada — 0: Repouso não elimina potenciais.
D · Distratores — 2: Ausência total de energia e cinética no repouso.
R · Relações — 0: Somente energia mecânica.

Q62

Mecânica — Trabalho — Área no gráfico força-posição

Uma força F(N) é exercida sobre um bloco de massa m. Como consequência, o bloco desloca-se em uma trajetória retilínea, apoiado sobre a superfície horizontal de uma mesa. O atrito entre as superfícies do bloco e da mesa é desprezível. A relação entre a força aplicada e a posição do bloco em relação a um referencial inercial é mostrada na figura abaixo. Sabendo que h é a altura da mesa medida com relação à superfície terrestre, é CORRETO afirmar:

A)A força é constante em toda a trajetória ao longo da mesa.

B)Sabendo que o bloco estava em repouso em x = 0 metros, ele tem velocidade nula em x = 10 metros.

C)O trabalho realizado pela força F(N) sobre o bloco é nulo.

D)Houve variação da energia potencial do bloco ao longo da trajetória.

E)O trabalho realizado pela força sobre o bloco é de 40 joules.

Gabarito do documento

Resolução comentada

O trabalho de uma força variável é a área algébrica sob o gráfico F×x.

$$W=\int F(x)\,dx$$

O gráfico é um triângulo de base 10 m e altura 8 N.

$$W=\frac{10\times8}{2}$$

$$W=40\,\mathrm J$$

A altura permanece constante, portanto não há variação de energia potencial gravitacional. Pelo teorema da energia cinética:

$$\Delta K=W$$

$$\Delta K=40\,\mathrm J$$

Alternativa correta: E.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Trabalho como área e variação de cinética.
M · Matemática — 1: Área de triângulo.
E · Etapas — 2: Ler gráfico e calcular trabalho.
C · Contexto — 2: Força variável em superfície horizontal.
S · Sacada — 1: Altura constante separa potencial de cinética.
D · Distratores — 3: Trabalho nulo e força constante contradizem gráfico.
R · Relações — 0: Somente mecânica.

Q63

Eletricidade — Resistividade — Dilatação do comprimento

Um fio metálico à temperatura T₀ tem comprimento L₀ e área transversal S₀. Desprezando a dilatação superficial e tomando a resistividade ρ como independente da temperatura, determine a resistência à temperatura T>T₀. O coeficiente de dilatação linear é α.

A)$R=\frac\rho{S_0}L_0[1+\alpha(T_0-T)]$

B)$R=\frac\rho{S_0}L_0^2[1+\alpha(T-T_0)]$

C)$R=\frac\rho{S_0^2}L_0[1+\alpha(T-T_0)]$

D)$R=\frac\rho{S_0}L_0[1+\alpha(T-T_0)]$

E)$R=R_0=\frac{\rho L_0}{S_0}$

Gabarito do documento

Resolução comentada

O comprimento aumenta segundo a dilatação linear.

$$L=L_0[1+\alpha(T-T_0)]$$

A resistência é calculada com área S₀ e resistividade ρ constantes.

$$R=\rho\frac L{S_0}$$

Logo:

$$R=\frac{\rho L_0}{S_0}[1+\alpha(T-T_0)]$$

Alternativa correta: D.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Resistência geométrica e dilatação linear.
M · Matemática — 2: Substituição algébrica.
E · Etapas — 2: Obter L(T) e inserir em ρL/S.
C · Contexto — 2: Área e resistividade fixadas artificialmente.
S · Sacada — 0: Não há estratégia oculta além das hipóteses já explícitas.
D · Distratores — 3: Sinal invertido, L² e S².
R · Relações — 2: Termologia e eletrodinâmica.

Q64

Termologia — Calorimetria — Capacidade térmica e calor específico

Um calorímetro com capacidade térmica C, massa M e temperatura inicial T0, recebe uma amostra de massa m com temperatura T, sendo T > T0. Sabendo que o equilíbrio térmico do sistema aconteceu em Tf = (T + T0)/2, determine o calor específico c da amostra.

A)$c=C/m$

B)$c=C/M$

C)$c=C/(2M)$

D)$c=2C/m$

E)$c=C/(2m)$

Gabarito do documento

Resolução comentada

No equilíbrio sem perdas:

$$mc(T-T_f)=C(T_f-T_0)$$

Como a temperatura final é a média das iniciais, os módulos das variações são iguais.

$$T-T_f=T_f-T_0$$

Cancelamos a variação comum.

$$mc=C$$

$$c=\frac Cm$$

Alternativa correta: A.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Conservação térmica e capacidade.
M · Matemática — 2: Cancelamento de variações iguais.
E · Etapas — 2: Montar balanço e usar média das temperaturas.
C · Contexto — 2: C já é capacidade e M é redundante.
S · Sacada — 1: Temperatura média implica capacidades iguais.
D · Distratores — 3: C/M confunde massa do calorímetro e amostra.
R · Relações — 0: Somente calorimetria.

Q65

Óptica — Câmara escura — Semelhança de triângulos

Uma câmara escura de orifício muito pequeno é feita de uma caixa quadrada de lado L. Considere um objeto de altura H, localizado a uma distância D do orifício de entrada da luz na câmara. Sabendo que L< D, é CORRETO afirmar que

A)a imagem do objeto formada no anteparo, no fundo da caixa, no lado oposto do orifício, não é invertida.

B)a imagem invertida do objeto formada no anteparo, no fundo da caixa, no lado oposto do orifício, é de mesmo tamanho do objeto.

C)a imagem invertida do objeto formada no anteparo, no fundo da caixa, no lado oposto do orifício é menor do que o tamanho do objeto.

D)a imagem não invertida do objeto formada no anteparo, no fundo da caixa, no lado oposto do orifício, é de mesmo tamanho do objeto.

E)nenhuma imagem do objeto é formada no anteparo, no fundo da caixa, no lado oposto do orifício, pois o orifício é muito pequeno.

Gabarito do documento

Resolução comentada

Pela semelhança dos triângulos formados pelos raios que passam pelo orifício:

$$\frac{H_i}{H}=\frac LD$$

Como L é menor que D:

$$H_i<H$$

A imagem é menor e invertida, pois os raios provenientes das partes superior e inferior do objeto se cruzam no orifício.

Alternativa correta: C.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Propagação retilínea e imagem na câmara.
M · Matemática — 1: Comparação de razão L/D.
E · Etapas — 2: Semelhança e inversão.
C · Contexto — 1: L menor que D.
S · Sacada — 0: Raios cruzam no orifício.
D · Distratores — 3: Imagem direita e tamanho igual são erros concretos.
R · Relações — 0: Somente óptica.

Q66

Mecânica — Cinemática — Abandono de balão descendente

Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, foi abandonado de um balão em voo. No instante em que o objeto foi abandonado, o balão estava a uma altura de 1000 metros em relação à superfície da Terra; o balão estava em movimento vertical de descida, com velocidade constante de 12 m/s. Considere a aceleração gravitacional da Terra como 10 m/s2. Desprezando qualquer tipo de atrito entre o objeto e o ar, a altura do objeto, em relação à superfície da Terra, dez segundos depois de ser abandonado é igual a

A)500 metros.

B)380 metros.

C)880 metros

D)620 metros.

E)420 metros.

Gabarito do documento

Resolução comentada

Adotamos o solo como referência e o sentido positivo para cima. Ao ser solto, o objeto tem velocidade inicial −12 m/s.

$$h(t)=1000-12t-\frac12(10)t^2$$

Após dez segundos:

$$h(10)=1000-120-500$$

$$h(10)=380\,\mathrm m$$

Alternativa correta: B.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Queda com velocidade inicial herdada.
M · Matemática — 1: Equação quadrática avaliada em dez segundos.
E · Etapas — 2: Fixar sinais e calcular altura.
C · Contexto — 2: Balão desce no abandono.
S · Sacada — 1: Abandono não implica repouso em relação ao solo.
D · Distratores — 3: 500 m ignora velocidade do balão.
R · Relações — 0: Somente cinemática.

Q67

Mecânica — Dinâmica — Força constante e velocidade

Um objeto cujas dimensões são desprezíveis tem massa de 10 kg. O objeto está inicialmente em repouso e, devido à ação de uma força de intensidade 40N e paralela à superfície da Terra, começa a se deslocar em linha reta, apoiado sobre uma superfície horizontal. O atrito entre o objeto e a superfície, bem como entre o objeto e o ar são desprezíveis. Após meio minuto de atuação da força, o objeto terá atingido a velocidade de módulo igual a

A)2 m/s

B)4 m/s

C)12 m/s

D)40 m/s

E)120 m/s

Gabarito do documento

Resolução comentada

A força aplicada é a resultante horizontal.

$$a=\frac Fm$$

$$a=\frac{40}{10}$$

$$a=4\,\mathrm{m/s^2}$$

Meio minuto corresponde a:

$$\Delta t=30\,\mathrm s$$

Partindo do repouso:

$$v=a\Delta t$$

$$v=4\times30$$

$$v=120\,\mathrm{m/s}$$

Alternativa correta: E.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Força resultante e variação de velocidade.
M · Matemática — 1: Divisão e conversão de meio minuto.
E · Etapas — 2: Obter aceleração e velocidade.
C · Contexto — 1: Força constante desde repouso.
S · Sacada — 0: Converter duração corretamente.
D · Distratores — 2: 4 confunde aceleração com velocidade.
R · Relações — 0: Dinâmica e cinemática no mesmo ramo.

Q68

Mecânica — Estática — Equilíbrio elétrico e gravitacional

A figura abaixo mostra uma partícula cujas dimensões são desprezíveis, localizada em uma região do espaço onde atua um campo elétrico uniforme E. A massa da partícula é igual a m, e sua carga elétrica é q (q > 0). As únicas forças que atuam sobre a partícula são devidas aos campos gravitacional terrestre (g) e elétrico E, e a partícula permanece em repouso (estática) em relação a um referencial inercial. Nessas condições, o módulo do campo E é igual a

Eletricidade — Estática — Equilíbrio elétrico e gravitacional: ilustração original da questão 68; medidas e condições descritas no enunciado.

A)$E=mg/q$

B)$E=mq/g$

C)$E=mg/(2q)$

D)$E=2mg/q$

E)$E=2mq/g$

Gabarito do documento

Resolução comentada

A carga é positiva e o campo elétrico aponta para cima. A força elétrica se opõe ao peso.

$$qE-mg=0$$

$$qE=mg$$

$$E=\frac{mg}{q}$$

Alternativa correta: A.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Força elétrica equilibrando peso.
M · Matemática — 1: Isolar E.
E · Etapas — 2: Identificar sentidos e igualar módulos.
C · Contexto — 2: Carga positiva na figura.
S · Sacada — 1: Repouso exige campo vertical para cima.
D · Distratores — 2: Razões invertidas e fatores dois.
R · Relações — 2: Eletrostática e estática.

Q69

Eletricidade — Resistores — Soma e produto das resistências

Considere dois resistores ôhmicos R1 e R2. Quando R1 e R2 são combinados em série, obtém-se o equivalente a uma resistência de 6 Ω. Quando R1 e R2 são combinados em paralelo, obtém-se o equivalente a uma resistência de 4/3 Ω. As resistências são, respectivamente:

A)R1= 2,8Ω e R2 = 3,2 Ω

B)R1= 2Ω e R2 = 4 Ω

C)R1= 5Ω e R2 = 1 Ω

D)R1= 3Ω e R2 = 3 Ω

E)R1= 2,5Ω e R2 = 3,5 Ω

Gabarito do documento

Resolução comentada

A associação em série fornece:

$$R_1+R_2=6\,\Omega$$

A associação em paralelo fornece:

$$\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac43\,\Omega$$

Substituindo a soma:

$$R_1R_2=8\,\Omega^2$$

Os valores são as raízes da equação:

$$R^2-6R+8=0$$

$$R_1=2\,\Omega$$

$$R_2=4\,\Omega$$

Alternativa correta: B.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 2: Equivalências em série e paralelo.
M · Matemática — 2: Soma e produto de raízes.
E · Etapas — 3: Montar duas condições e resolver.
C · Contexto — 1: Mesmos resistores nas associações.
S · Sacada — 1: Usar soma para extrair produto.
D · Distratores — 3: Pares com soma seis exigem verificar também produto.
R · Relações — 0: Somente eletrodinâmica.

Q70

Física moderna — Espectro eletromagnético — Raios X

No ano de 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen descobriu experimentalmente os raios–X. Trata-se de um tipo de radiação com muitas aplicações práticas na medicina e odontologia. É CORRETO afirmar que os Raios-X são

A)radiações formadas por partículas massivas e com grande poder de penetração.

B)ondas eletromagnéticas de frequência menores que as ondas luminosas.

C)ondas eletromagnéticas de frequências maiores que as ondas ultravioleta.

D)radiações formadas por prótons de grandes velocidades.

E)radiações formadas por elétrons de grandes velocidades.

Gabarito do documento

Resolução comentada

Raios X são radiação eletromagnética, como a luz visível, mas em uma faixa de frequências mais elevadas.

Na ordenação usual do espectro, a faixa dos raios X fica acima do ultravioleta. Ela não corresponde a um feixe de prótons ou elétrons de alta velocidade.

Alternativa correta: C.

Por que cada critério recebeu esta nota?

F · Física — 1: Espectro eletromagnético.
M · Matemática — 0: Sem conta.
E · Etapas — 1: Classificar raios X.
C · Contexto — 1: Frequência comparada ao ultravioleta.
S · Sacada — 0: Ordenação usual do espectro.
D · Distratores — 2: Feixes materiais confundidos com radiação eletromagnética.
R · Relações — 0: Somente ondas eletromagnéticas.

Unitau 2014.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova