Provas Anteriores | UFABC 2006 · 2ª fase

Q35

Termologia — Calorimetria — Calor retirado da água do bebedouro

Para as questões de números 35 e 36, considere o bebedouro esquematizado e os dados seguintes.

Esquema de um bebedouro: uma cuba quadrada com o ralo ao centro e o botão de acionamento em um dos cantos.

Dados:
Densidade da água = 1 g/mL.
Temperatura da água antes de passar pela serpentina = 20ºC.
Temperatura da água na saída do esguicho = 5ºC.
Calor específico da água = 1 cal/(g.ºC).

Após um processo de filtragem, a água de um bebedouro atravessa uma serpentina onde é resfriada. Quando uma pessoa bebe 200 mL de água, o bebedouro deve retirar uma quantidade de calor da água, em cal, de

A)5 000.

B)3 000.

C)500.

D)300.

E)200.

Gabarito

B

Resolução comentada

Com densidade de 1 g/mL, 200 mL de água têm massa de 200 g. A variação de temperatura, de 20 ºC para 5 ºC, é de 15 ºC:

$$Q=m\,c\,\Delta T=200\cdot1\cdot15=3\,000\ \mathrm{cal}$$

O módulo é 3 000 cal. O sinal negativo indicaria apenas que o calor é retirado da água.

Q36

Mecânica — Lançamentos — Velocidade de saída do esguicho

Para as questões de números 35 e 36, considere o bebedouro esquematizado e os dados seguintes.

Dados:
Densidade da água = 1 g/mL.
Temperatura da água antes de passar pela serpentina = 20ºC.
Temperatura da água na saída do esguicho = 5ºC.
Calor específico da água = 1 cal/(g.ºC).

Um menino golpeia rapidamente o botão do bebedouro, fazendo com que um breve esguicho de água saia verticalmente pelo bico cônico. A água expelida atinge, a partir do bico, a altura de 61 cm para depois retornar à cuba. Tendo a aceleração da gravidade valor aproximado de 10 m/s², a velocidade de saída da água pelo bico do bebedouro é, aproximadamente, em m/s,

A)1,5.

B)2,0.

C)2,5.

D)3,0.

E)3,5.

Gabarito

E

Resolução comentada

Na altura máxima, a velocidade vertical é nula. Pela equação de Torricelli, com $h=61\ \mathrm{cm}=0{,}61\ \mathrm{m}$:

$$0=v^{2}-2\,g\,h\ \Rightarrow\ v=\sqrt{2\,g\,h}$$

$$v=\sqrt{2\cdot10\cdot0{,}61}=\sqrt{12{,}2}\approx3{,}5\ \mathrm{m/s}$$

Q37

Mecânica — Estática — Torque na maçaneta quebrada

A maçaneta de uma porta foi quebrada. Normalmente, para abri-la era necessário aplicar uma força mínima de 5 N na extremidade da alça e perpendicularmente a ela, a 16 cm do eixo de rotação.

Duas maçanetas: a inteira, com a alça comprida, e a quebrada, com a alavanca curta.

Agora, tendo restado apenas 4 cm da alavanca da maçaneta até o eixo de rotação, a força mínima a ser aplicada na extremidade da maçaneta quebrada, em N, é

A)16.

B)20.

C)32.

D)40.

E)48.

Gabarito

B

Resolução comentada

Para abrir a porta, o momento da força em relação ao eixo deve ser o mesmo nas duas situações:

$$F_1\,d_1=F_2\,d_2\ \Rightarrow\ 5\cdot16=F_2\cdot4$$

$$F_2=\dfrac{80}{4}=20\ \mathrm{N}$$

Q39

Física moderna — Relatividade — Equivalência entre massa e energia

A charge mostra Albert Einstein criando sua equação, que apresenta um dos princípios que revolucionou a física.

Charge de Einstein diante de um quadro-negro, com a equação E = mc² escrita e outras tentativas riscadas.

Pode-se afirmar que essa equação expressa que a

A)matéria pode ser convertida em energia e a energia pode ser convertida em matéria.

B)energia pode ser emitida ou absorvida em quantidades de massa denominadas fótons.

C)matéria, no vácuo, sempre se desloca à velocidade da luz.

D)energia liberada pela massa de um fóton é proporcional à sua freqüência.

E)matéria, ao atingir a velocidade da luz, não apresenta alterações físicas.

Gabarito

A

Resolução comentada

A equação $E=m\,c^{2}$ mostra a equivalência entre massa e energia: uma massa m corresponde a uma energia $mc^{2}$.

Por isso, massa pode ser convertida em energia, como nas reações nucleares, e energia pode ser convertida em massa, como na criação de pares partícula-antipartícula. As demais frases misturam conceitos que a equação não expressa.

Q40

Ondas — Ondas — Polarização da luz nos óculos de sol

Os óculos de sol são usados para diminuir a intensidade da luz solar que chega aos olhos. Para tanto, as lentes de alguns óculos possuem filtros que impedem a propagação de parte da luz incidente, permitindo apenas que os raios que vibram em determinada direção os atravessem.

Luz do Sol com vibrações em várias direções, que passa por uma lente de óculos e sai vibrando em uma só direção.

O fenômeno citado no texto e mostrado na figura, exclusivo de ondas transversais, é denominado

A)dispersão.

B)difração.

C)refração.

D)reflexão.

E)polarização.

Gabarito

E

Resolução comentada

A luz do Sol vibra em todas as direções perpendiculares à direção de propagação. O filtro das lentes só deixa passar a vibração em uma direção determinada.

Esse processo é a polarização. Ela é exclusiva das ondas transversais, pois só nelas a vibração é perpendicular à propagação e pode ser selecionada. Dispersão, difração, refração e reflexão ocorrem também com ondas longitudinais.

Q41

Eletricidade — Eletrostática — Indução em três esferas condutoras

Três esferas condutoras idênticas, A, B e C, inicialmente neutras, são encostadas uma na outra, isoladas da terra por meio de hastes não condutoras, conforme figura.

Três esferas condutoras idênticas A, B e C encostadas, apoiadas em suportes isolantes.

O diagrama que melhor representa a distribuição das cargas nas esferas A, B e C quando um bastão eletricamente positivo é colocado próximo à esfera C é

A)

Esferas A, B e C com pares de cargas positivas e negativas em cada uma, sem separação, e o bastão positivo à direita.

B)

A com quatro cargas positivas, B com quatro negativas e C com quatro positivas, e o bastão positivo à direita.

C)

A com quatro negativas, B com duas negativas e duas positivas e C com quatro positivas, e o bastão positivo à direita.

D)

A com quatro cargas positivas, B com duas positivas e duas negativas e C com quatro negativas, e o bastão positivo à direita.

E)

A com quatro negativas, B com quatro positivas e C com quatro negativas, e o bastão positivo à direita.

Gabarito

D

Resolução comentada

As três esferas estão em contato e formam um único condutor, isolado da terra. O bastão positivo atrai os elétrons livres para o lado próximo a ele.

Elétrons se deslocam de A e B para C: a esfera C, a mais próxima do bastão, fica negativa. A esfera A, a mais distante, fica com falta de elétrons e positiva. A esfera B fica praticamente neutra.

O total de cargas se conserva: o conjunto continua neutro, com a mesma quantidade de cargas positivas em A e negativas em C. É o diagrama em que A é positiva, B é neutra e C é negativa.

Q42

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência na lâmpada do bonequinho

Brincando com resistores, um estudante monta o bonequinho esquematizado. Enquanto uma das mãos do boneco toca o pólo positivo de uma pilha de 1,5 V, os pés mantêm contato com uma placa metálica condutora onde o outro pólo da pilha está encostado. Como conseqüência, a lâmpada se acende.

Boneco com a lâmpada na cabeça, um resistor no tronco e dois resistores, um em cada perna, tocando uma placa metálica. Uma das mãos toca o polo positivo de uma pilha.

Se a lâmpada e os três resistores utilizados têm resistências iguais e de valor 2,0 Ω, a potência elétrica dissipada pela lâmpada em funcionamento é, em W,

A)0,03.

B)0,09.

C)0,18.

D)0,30.

E)0,90.

Gabarito

C

Resolução comentada

Pela figura, a corrente passa pela lâmpada e pelo resistor do tronco, e depois se divide entre as duas pernas, que são dois resistores em paralelo.

$$R_{par}=\dfrac{2{,}0}{2}=1{,}0\ \Omega$$

$$R_{total}=2{,}0+2{,}0+1{,}0=5{,}0\ \Omega$$

A corrente que passa pela lâmpada é a corrente total:

$$i=\dfrac{U}{R_{total}}=\dfrac{1{,}5}{5{,}0}=0{,}30\ \mathrm{A}$$

A potência dissipada na lâmpada é:

$$P=R\,i^{2}=2{,}0\cdot(0{,}30)^{2}=0{,}18\ \mathrm{W}$$

Q43

Eletricidade — Eletromagnetismo — Campo magnético no centro da cabeça da bonequinha

Tendo gostado da brincadeira, o mesmo estudante que montou o bonequinho com resistores monta agora uma bonequinha, feita apenas com fio condutor de resistência elétrica desprezível.

Bonequinha de fio condutor no plano x0z, com a corrente i indicada na saia. Os eixos x, y e z saem da origem O.

Mantendo a bonequinha no plano x0z, ligada a uma pilha que não aparece na figura, enquanto a corrente elétrica i passar pelo fio, o vetor campo magnético no centro da cabeça da bonequinha terá a direção do eixo

A)x, orientado no sentido positivo desse eixo.

B)x, orientado no sentido negativo desse eixo.

C)y, orientado no sentido positivo desse eixo.

D)y, orientado no sentido negativo desse eixo.

E)z, orientado no sentido positivo desse eixo.

Gabarito

C

Resolução comentada

A cabeça da bonequinha é uma espira circular no plano x0z. O campo magnético no centro de uma espira é perpendicular ao seu plano, portanto tem a direção do eixo y.

O sentido vem da regra da mão direita: com os dedos no sentido da corrente, o polegar aponta o sentido do campo. Com o sentido de i indicado na figura, a corrente circula na cabeça no sentido anti-horário para quem olha o plano x0z de frente, e o polegar aponta para o observador, que é o sentido positivo do eixo y.

Ressalva: a figura é pequena e o sentido de i na cabeça da bonequinha deve ser lido a partir da seta indicada no caderno; a resolução considera a circulação anti-horária vista de frente.

Q44

Eletricidade — Eletrostática — Vetor campo elétrico e linhas de força

Para explicar como dois corpos podem interagir sem estar em contato, alguns físicos propuseram a teoria de campo. O campo elétrico, por exemplo, é uma alteração produzida no espaço pela presença de uma carga elétrica, de modo que outra carga, no entorno da primeira, detecte a existência desta por meio dessa alteração. Para “visualizar” a forma do campo elétrico, criou-se o conceito de linhas de força. Em cada ponto dessas linhas de força o vetor campo elétrico é

A)tangente à linha e com o sentido oposto ao dela.

B)tangente à linha e com o mesmo sentido dela.

C)perpendicular à linha e com o sentido oposto ao dela.

D)perpendicular à linha e com o mesmo sentido dela.

E)paralelo à linha e com o sentido oposto ao dela.

Gabarito

B

Resolução comentada

As linhas de força são desenhadas de modo que, em cada ponto, o vetor campo elétrico seja tangente a elas, e o sentido da linha é o do próprio vetor campo elétrico.

É por isso que as linhas saem das cargas positivas e chegam às negativas, sempre no sentido do campo.

Q45

Ondas — Ondas — Período, velocidade e amplitude de três ondas

Três ondas, A, B e C, percorrem, num mesmo meio, uma distância de 12 metros em 2 segundos.

Figura com três ondas A, B e C sobrepostas ao longo de 12 m, com a altura total de 4,0 m. A tem quatro ciclos completos em 12 m, B tem um ciclo e C tem amplitude menor.

O período da onda A, a velocidade da onda B e a amplitude da onda C são, respectivamente,

A)0,5 s, 6,0 m/s e 1,0 m.

B)0,5 s, 6,0 m/s e 2,0 m.

C)2,0 s, 2,0 m/s e 1,0 m.

D)2,0 s, 2,0 m/s e 2,0 m.

E)4,0 s, 3,0 m/s e 4,0 m.

Gabarito

A

Resolução comentada

No mesmo meio, as três ondas têm a mesma velocidade. Em 12 m percorridos em 2 s:

$$v=\dfrac{12}{2}=6{,}0\ \mathrm{m/s}$$

A onda A completa 4 ciclos nos 12 m, portanto $\lambda_A=12/4=3{,}0$ m. Seu período é:

$$T_A=\dfrac{\lambda_A}{v}=\dfrac{3{,}0}{6{,}0}=0{,}5\ \mathrm{s}$$

A altura total de 4,0 m na figura corresponde à variação entre a crista e o vale das ondas maiores, de amplitude 2,0 m. A onda C tem a metade dessa amplitude:

$$A_C=1{,}0\ \mathrm{m}$$

UFABC 2006 · 2ª fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova