Unitau 2017.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Universidade de Taubaté
Medicina 2017.1 · Vestibular de Verão · questões de Física (Q61–70) — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
Unitau Medicina · Verão 2017 · 1ª fase · Física Q61–70.
Caderno “Medicina” do Vestibular de Verão 2017 e gabarito oficial da 1ª fase (arquivos 2017.1_med e 2017.1_med_gab). Numeração, enunciados e alternativas preservados. Nas Q66 e Q67, o fundo amarelo do caderno foi removido das figuras.
As dez questões têm gabarito oficial compatível com a resolução.
Q61
Mecânica — Cinemática — Lançamento oblíquo a partir das equações horárias
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, é lançado a uma velocidade inicial de módulo $v_0$, formando um ângulo de $30^\circ$ com a superfície da Terra (superfície horizontal). Considere essa superfície totalmente plana e despreze quaisquer efeitos de atrito no movimento. A posição do objeto, em relação a um observador inercial localizado na origem do sistema de coordenadas, é dada pelas seguintes funções: $x(t) = (30\cos30^\circ)\,t$ e $y(t) = (30\,\mathrm{sen}\,30^\circ)\,t-5t^2$; onde $x$ e $y$ são medidos em metros, e $t$, em segundos. Considere: $\mathrm{sen}\,30^\circ = 0{,}5$; $\cos30^\circ = 0{,}87$ e o módulo da aceleração gravitacional igual a $10\,\mathrm{m/s^2}$.
Sobre o movimento do objeto, é TOTALMENTE CORRETO afirmar:
A)A trajetória do movimento é uma linha reta.
B)O movimento é do tipo MRU, ou seja, movimento retilíneo uniforme.
C)A altura máxima atingida pelo objeto, medida em relação à superfície (solo), é de 45 m.
D)O tempo de voo (movimento completo de subida e descida) é de 1,5 s.
E)O objeto atinge o solo, no final do movimento de descida, a uma distância horizontal de 78,3 m em relação ao ponto de lançamento.
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
Das equações, $v_{0x}=30\cdot0{,}87=26{,}1\,\mathrm{m/s}$ e $v_{0y}=30\cdot0{,}5=15\,\mathrm{m/s}$, e a aceleração vertical vale $-10\,\mathrm{m/s^2}$.
A trajetória é parabólica, e o movimento não é retilíneo nem uniforme.
$$H=\frac{v_{0y}^2}{2g}$$
$$H=\frac{225}{20}$$
$$H=11{,}25\,\mathrm{m}$$
$$t_{voo}=\frac{2v_{0y}}{g}$$
$$t_{voo}=3\,\mathrm{s}$$
$$A=v_{0x}\,t_{voo}$$
$$A=26{,}1\cdot3$$
$$A=78{,}3\,\mathrm{m}$$
Assim, a altura máxima não é 45 m, o tempo de voo não é 1,5 s, e o alcance horizontal é 78,3 m.
Alternativa correta: E.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Componentes do lançamento oblíquo.
M · Matemática — 2
Trigonometria e equação quadrática.
E · Etapas — 3
Extrair velocidades, tempo de voo e alcance.
C · Contexto — 2
Comando exige verificar várias afirmações.
S · Sacada — 1
Não confundir tempo de subida com voo.
D · Distratores — 3
1,5 s é metade do tempo total.
R · Relações — 0
Somente cinemática.
Q62
Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado com atrito
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, desliza em direção ao solo apoiado sobre uma superfície plana, formando um ângulo de $45^\circ$ com a superfície do solo, isto é, o objeto desce em um plano inclinado. A massa do objeto é de $8\,\mathrm{kg}$ e a trajetória do movimento é uma linha reta. Considere desprezível o atrito entre o objeto e o ar. O movimento do objeto é devido somente à ação da força gravitacional terrestre, da força normal que a superfície do plano exerce sobre o objeto e do atrito entre a superfície do objeto e do plano inclinado. Considere o objeto inicialmente em repouso; o módulo da aceleração gravitacional terrestre é de $10\,\mathrm{m/s^2}$; $\mathrm{sen}(45^\circ) = \cos(45^\circ) = 0{,}7$.
Sobre o movimento de descida do objeto ao longo da superfície do plano inclinado, é TOTALMENTE CORRETO afirmar:
A)O módulo da aceleração de descida do objeto será de, aproximadamente, $4{,}9\,\mathrm{m/s^2}$, se o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e do plano for de $0{,}3$.
B)O módulo da aceleração de descida do objeto será de, aproximadamente, $12\,\mathrm{m/s^2}$, se o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e do plano for de $0{,}1$.
C)O módulo da aceleração de descida do objeto será de, aproximadamente, $4\,\mathrm{m/s^2}$, se o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e do plano for de $0{,}2$.
D)O módulo da aceleração de descida do objeto será de, aproximadamente, $7\,\mathrm{m/s^2}$, se o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e do plano for de $0{,}4$.
E)O módulo da aceleração de descida do objeto será de, aproximadamente, $3\,\mathrm{m/s^2}$, se o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e do plano for de $0{,}7$.
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
Ao longo do plano, a força resultante é a componente do peso menos o atrito, e a normal é $N=mg\cos\theta$:
Para $\mu=0{,}3$, $a=4{,}9\,\mathrm{m/s^2}$. Para $\mu=0{,}1$, $a=6{,}3$; para $\mu=0{,}2$, $a=5{,}6$; para $\mu=0{,}4$, $a=4{,}2$; para $\mu=0{,}7$, $a=2{,}1\,\mathrm{m/s^2}$. Entre os pares apresentados, só $\mu=0{,}3$ com $a\approx4{,}9\,\mathrm{m/s^2}$ é coerente.
Alternativa correta: A.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Normal, atrito e segunda lei.
M · Matemática — 1
Operações com seno e cosseno iguais.
E · Etapas — 2
Obter expressão e testar pares.
C · Contexto — 2
Valores de μ diferentes nas alternativas.
S · Sacada — 1
Escolher par coerente e não só número.
D · Distratores — 3
Pares calculados com sinais e coeficientes errados.
R · Relações — 0
Somente dinâmica.
Q63
Mecânica — Trabalho e energia — Percentual de energia dissipada
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis e cuja massa é de $100\,\mathrm{g}$, foi lançado verticalmente para cima a uma velocidade de $20\,\mathrm{m/s}$. Considere o módulo da aceleração gravitacional terrestre como $10\,\mathrm{m/s^2}$. Sabendo-se que a altura máxima alcançada pelo objeto foi de $18\,\mathrm{m}$, o percentual de energia dissipada pelo atrito no movimento de subida foi de
A)5%
B)10%
C)15%
D)20%
E)25%
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
A energia cinética inicial vale:
$$E_c=\tfrac12\,m\,v_0^2$$
$$E_c=\tfrac12\cdot0{,}1\cdot400$$
$$E_c=20\,\mathrm{J}$$
No ponto mais alto, a energia mecânica é só potencial:
$$E_p=m g h$$
$$E_p=0{,}1\cdot10\cdot18$$
$$E_p=18\,\mathrm{J}$$
A energia dissipada foi $20-18=2\,\mathrm{J}$, o que corresponde a $2/20=10\%$ da energia inicial.
Limite do modelo: A resolução interpreta os 18 m como ganho de altura desde o lançamento, ou lançamento a partir do solo. Se fosse altura absoluta com ponto de lançamento desconhecido, a perda percentual não seria determinada.
Alternativa correta: B.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Energia perdida durante subida.
M · Matemática — 1
Razão percentual.
E · Etapas — 3
Comparar cinética inicial e potencial final.
C · Contexto — 2
Altura de 18 m tomada como ganho desde lançamento.
S · Sacada — 1
Referência de altura precisa ser a do lançamento.
D · Distratores — 3
20% e 5% confundem base da razão.
R · Relações — 0
Somente energia mecânica.
Q64
Mecânica — Trabalho e energia — Queda livre e energia cinética
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis e cuja massa é de $200\,\mathrm{g}$, foi abandonado, a partir do repouso, do topo de um edifício. Imediatamente antes de atingir o solo, o objeto tem uma energia cinética de movimento de $90$ joules. Considere o módulo da aceleração gravitacional terrestre como $10\,\mathrm{m/s^2}$ e despreze qualquer tipo de atrito. A altura do prédio, medida em relação ao solo, é de
A)30 m
B)35 m
C)40 m
D)45 m
E)50 m
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
Sem atrito, a energia potencial inicial se converte em cinética:
$$m g h=E_c$$
$$h=\frac{90}{0{,}2\cdot10}$$
$$h=45\,\mathrm{m}$$
Alternativa correta: D.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 1
Conversão de potencial em cinética.
M · Matemática — 1
Gramas em kg e divisão.
E · Etapas — 2
Converter massa e calcular altura.
C · Contexto — 1
Abandono do repouso sem atrito.
S · Sacada — 0
Energia final já conhecida.
D · Distratores — 2
Valores de altura próximos.
R · Relações — 0
Somente energia mecânica.
Q65
Óptica — Refração — Lei de Snell com velocidades
Uma onda luminosa propaga-se num meio A, onde sua velocidade é $c/(20\sqrt3)$, e incide numa fronteira de separação com um meio B, formando um ângulo de $60$ graus com a normal. No meio B, a velocidade de propagação da luz passa a ser $c/60$. Note que $c$ é a velocidade da luz no vácuo, sendo $c = 3\times10^{5}\,\mathrm{km/s}$.
Dois capacitores idênticos, de capacitância igual a $2\,\mu\mathrm{F}$, estão ligados em série, conforme a figura abaixo.
Sobre esses capacitores, é CORRETO afirmar:
A)As cargas, em cada um dos dois capacitores, são iguais a $10^{-4}\,\mathrm{C}$.
B)As cargas são diferentes nos dois capacitores.
C)As diferenças de potencial entre as placas dos capacitores são iguais a $100\,\mathrm{V}$ em cada um.
D)As diferenças de potencial entre as placas dos dois capacitores são diferentes.
E)As tensões nas placas dos dois capacitores são iguais, apesar de as cargas serem diferentes.
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
Em série, os capacitores têm a mesma carga, e as tensões se somam. A capacitância equivalente é:
$$C_{eq}=\frac{2\cdot2}{2+2}$$
$$C_{eq}=1\,\mu\mathrm{F}$$
$$Q=C_{eq}\,V$$
$$Q=10^{-6}\cdot100$$
$$Q=10^{-4}\,\mathrm{C}$$
Cada capacitor tem essa mesma carga e, sendo idênticos, tensão de $Q/C=50\,\mathrm{V}$.
Alternativa correta: A.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Capacitores idênticos em série.
M · Matemática — 1
Microfarad para farad.
E · Etapas — 2
Determinar equivalente e carga.
C · Contexto — 2
Fonte de 100 V na figura.
S · Sacada — 1
Tensão divide igualmente e carga tem mesmo módulo.
D · Distratores — 3
100 V por capacitor duplica tensão total.
R · Relações — 0
Somente eletrostática.
Q67
Eletricidade — Capacitores — Capacitor em paralelo com resistor
A figura abaixo representa um circuito elétrico em que o regime estacionário já foi alcançado.
Sobre esse tipo de circuito, é CORRETO afirmar:
A)A tensão entre os terminais do capacitor é de $36\,\mathrm{V}$.
B)A tensão entre os terminais do resistor de $8\,\Omega$ é de $36\,\mathrm{V}$.
C)A corrente que atravessa os resistores de $8\,\Omega$ e $4\,\Omega$ é igual e vale $2\,\mathrm{A}$.
D)A corrente que está circulando no capacitor é de $2\,\mathrm{A}$.
E)A energia armazenada no capacitor é de $5{,}76\times10^{-4}\,\mathrm{J}$.
Gabarito oficial
E
Resolução comentada
No regime estacionário não passa corrente pelo capacitor. A corrente percorre os resistores de $4\,\Omega$ e $8\,\Omega$ em série:
$$i=\frac{36}{4+8}$$
$$i=3\,\mathrm{A}$$
O capacitor está em paralelo com o resistor de $8\,\Omega$, de modo que sua tensão é:
$$U=8\cdot3$$
$$U=24\,\mathrm{V}$$
$$E=\tfrac12\,C\,U^2$$
$$E=\tfrac12\cdot2\times10^{-6}\cdot24^2$$
$$E=5{,}76\times10^{-4}\,\mathrm{J}$$
Alternativa correta: E.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Regime DC e energia capacitiva.
M · Matemática — 2
Ohm e quadrado de tensão.
E · Etapas — 3
Anular ramo capacitivo, achar tensão e energia.
C · Contexto — 2
Capacitor em paralelo com resistor de 8 Ω.
S · Sacada — 1
Corrente nula não implica carga nula.
D · Distratores — 3
36 V e corrente de 2 A nos ramos.
R · Relações — 0
Somente circuitos.
Q68
Termologia — Dilatação térmica — Dilatação aparente do líquido
Um recipiente de vidro tem um volume interno de $800\,\mathrm{mm^3}$ e está completamente cheio de um líquido desconhecido, quando a temperatura do sistema é de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Ao aquecer o conjunto até $90\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, observa-se que o volume do líquido extravasado é de $5{,}60\,\mathrm{mm^3}$. Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente é de $7{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$, é CORRETO afirmar que o coeficiente de dilatação volumétrica real do líquido é de
A)$8{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$
B)$7{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$
C)$1{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$
D)$6{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$
E)$5{,}0\times10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$
Gabarito oficial
A
Resolução comentada
O volume extravasado é a dilatação aparente do líquido, com $\Delta\theta=70\,{}^{\circ}\mathrm{C}$:
Termologia — Gases — Transformações e temperaturas no diagrama P×V
A figura abaixo mostra o diagrama da pressão em função do volume de um sistema termodinâmico relativo a um gás ideal, que sofre duas sucessivas transformações $A \to B$ e de $B \to C$.
Sobre os processos apresentados, é CORRETO afirmar:
A)A transformação $A \to B$ é isocórica.
B)A transformação de $B \to C$ é isobárica.
C)A temperatura do sistema termodinâmico no ponto B é a metade da temperatura no ponto A.
D)A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é seis vezes a temperatura no ponto A.
E)A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é igual à temperatura do ponto A.
Gabarito oficial
D
Resolução comentada
De A para B, a pressão é constante (isobárica); de B para C, o volume é constante (isocórica).
Para o gás ideal com número de mols fixo, $T\propto pV$:
$$pV_A=1\cdot10$$
$$pV_A=10$$
$$pV_B=1\cdot20$$
$$pV_B=20$$
$$pV_C=3\cdot20$$
$$pV_C=60$$
Logo, $T_B=2\,T_A$ e $T_C=6\,T_A$.
Alternativa correta: D.
Por que cada critério recebeu esta nota?
F · Física — 2
Gás ideal e tipos de transformação.
M · Matemática — 1
Razão de produtos pV.
E · Etapas — 2
Ler pontos e comparar temperaturas.
C · Contexto — 2
Diagrama pressão-volume.
S · Sacada — 1
Temperatura proporcional ao produto e não só pressão.
D · Distratores — 3
Troca entre isobárica e isocórica.
R · Relações — 0
Somente termodinâmica.
Q70
Mecânica — Trabalho e energia — Fontes de geração de energia elétrica
A energia elétrica consumida no Brasil é proveniente de diversas fontes, cada uma delas envolvendo um processo próprio de geração de energia. Atualmente, as principais fontes geradoras de energia usadas no Brasil são as hidrelétricas, as usinas nucleares, os parques eólicos, a energia solar e as termelétricas. As sentenças a seguir versam sobre esses processos de geração de energia.
Assinale a única que é TOTALMENTE CORRETA.
A)Nas usinas nucleares, a energia é gerada a partir da energia dos ventos.
B)Nas usinas hidrelétricas, a energia é gerada a partir da energia de movimento da água dos rios.
C)Nas usinas termelétricas, a energia é gerada a partir da queima (combustão) de combustíveis animais.
D)Nos parques eólicos, a energia é gerada a partir da energia dos ciclones.
E)Nas usinas solares, a energia é gerada a partir da energia dos vulcões.
Gabarito oficial
B
Resolução comentada
Em uma usina hidrelétrica, a energia mecânica da água aciona turbinas ligadas a geradores elétricos. Esse é o mecanismo descrito corretamente na alternativa.
As outras afirmações atribuem mecanismos inadequados às categorias citadas. A fissão é a fonte nuclear usual, ventos alimentam parques eólicos e a radiação solar alimenta instalações solares.
Não é necessário afirmar que nenhuma central térmica possa utilizar combustíveis de origem animal. A característica geral da central térmica é o uso de energia térmica em uma conversão para eletricidade.
