Unifesp · 2006 · CG — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de São Paulo

Edição 2006 · Prova de Conhecimentos Gerais, 15 questões de Física (Q46-Q60) — resolução comentada.

Q46
Mecânica — Dinâmica — Força aplicada e leitura de balança
Figura da questão 46 de Física — UNIFESP 2006 CG

Suponha que um comerciante inescrupuloso aumente o valor assinalado pela sua balança, em→purrando sorrateiramente o prato para baixo com uma força F de módulo 5,0 N, na direção e sentido indicados na figura.

Com essa prática, ele consegue fazer com que uma mercadoria de massa 1,5 kg seja medida por essa balança como se tivesse massa de

A)

3,0 kg.

B)

Figura da questão 46 de Física — UNIFESP 2006 CG

2,4 kg.

C)

2,1 kg.

D)

1,8 kg.

E)

1,7 kg.

Alternativa correta: D
Resolução comentada

A componente vertical acrescentada é $$F_y=5\sin37°=3\ \text{N}.$$

A normal passa de 15 N a 18 N.

A balança converte essa força em massa indicada: $$m_{ind}=18/10=1{,}8\ \text{kg}.$$

Resposta: D

Q47
Mecânica — Cinemática — Rolamento e velocidade angular

Pai e filho passeiam de bicicleta e andam lado a lado com a mesma velocidade. Sabe-se que o diâmetro das rodas da bicicleta do pai é o dobro do diâmetro das rodas da bicicleta do filho. Pode-se afirmar que as rodas da bicicleta do pai giram com

A)

a metade da freqüência e da velocidade angular com que giram as rodas da bicicleta do filho.

B)

a mesma freqüência e velocidade angular com que giram as rodas da bicicleta do filho.

C)

o dobro da freqüência e da velocidade angular com que giram as rodas da bicicleta do filho.

D)

a mesma freqüência das rodas da bicicleta do filho, mas com metade da velocidade angular.

E)

a mesma freqüência das rodas da bicicleta do filho, mas com o dobro da velocidade angular.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

Sem deslizamento, $$v=\omega R=2\pi fR.$$

Como ambas as bicicletas têm a mesma velocidade e o raio da roda do pai é o dobro, sua velocidade angular e sua frequência são a metade das do filho.

Resposta: A

Q48
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático em equilíbrio

A figura representa um bloco B de massa mB apoiado sobre um plano horizontal e um bloco A de massa mA a ele pendurado. O conjunto não se movimenta por causa do atrito entre o bloco B e o plano, cujo coeficiente de atrito estático é µB.

Figura da questão 48 de Física — UNIFESP 2006 CG

Não leve em conta a massa do fio, considerado inextensível, nem o atrito no eixo da roldana. Sendo g o módulo da aceleração da gravidade local, pode-se afirmar que o módulo da força de atrito estático entre o bloco B e o plano

A)

é igual ao módulo do peso do bloco A.

B)

não tem relação alguma com o módulo do peso do bloco A.

C)

é igual ao produto mB·g·µB, mesmo que esse valor seja maior que o módulo do peso de A.

D)

é igual ao produto mB·g·µB, desde que esse valor seja menor que o módulo do peso de A.

E)

é igual ao módulo do peso do bloco B.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

No bloco A, o equilíbrio exige $$T=m_Ag.$$

No bloco B, o atrito equilibra a tração: $$F_{at}=T=m_Ag.$$

O produto $\mu_Bm_Bg$ representa o máximo disponível, não necessariamente o valor efetivo do atrito.

Resposta: A

Q49
Mecânica — Gravitação — Determinação da constante gravitacional
Figura da questão 49 de Física — UNIFESP 2006 CG

Henry Cavendish, físico inglês, realizou em 1797 uma das mais importantes experiências da história da física com o objetivo, segundo ele, de determinar o peso da Terra. Para isso construiu uma balança de torção, instrumento extraordinariamente sensível e com o qual pôde medir a força de atração gravitacional entre dois pares de esferas de chumbo a partir do ângulo de torção que essa força causou em um fio. A figura mostra esquematicamente a idéia básica dessa experiência.

Ao final de seu experimento, Cavendish determinou a densidade média da Terra em relação à densidade da água, a partir da expressão matemática da Lei da Gravitação Universal, \(F=Gm_1m_2/r^2\), mas a experiência celebrizou-se pela determinação de G, constante gravitacional universal. Sendo F o módulo da força medido por meio de sua balança, conhecendo M, massa da esfera maior, e m, massa da esfera menor, Cavendish pôde determinar G pela seguinte expressão:

A)

\(G=Fr^2/(Mm)\), sendo r a distância entre os centros das esferas maior e menor.

B)

\(G=Fr^2/(Mm)\), sendo r o comprimento da barra que liga as duas esferas menores.

C)

\(G=Fr^2/M^2\), sendo r a distância entre os centros das esferas maiores.

D)

\(G=Fr^2/m^2\), sendo r o comprimento da barra que liga as duas esferas menores.

E)

\(G=Mm/(Fr^2)\), sendo r a distância entre os centros das esferas maior e menor.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

Pela gravitação universal, $$F=GMm/r^2.$$

Isolando a constante, $$G=Fr^2/(Mm).$$

A distância r é medida entre os centros da esfera maior e da menor que interagem.

Resposta: A

Q50
Mecânica — Trabalho e energia — Trabalho por área no gráfico
Figura da questão 50 de Física — UNIFESP 2006 CG

A figura representa o gráfico do módulo F de uma força que atua sobre um corpo em função do seu deslocamento x. Sabese que a força atua sempre na mesma direção e sentido do deslocamento.

Pode-se afirmar que o trabalho dessa força no trecho representado pelo gráfico é, em joules,

A)

0.

B)

2,5.

C)

5,0.

D)

7,5.

E)

10.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

A força é paralela ao deslocamento.

O trabalho é a área do triângulo no gráfico F × x: $$W=1{,}0\cdot10/2=5\ \text{J}.$$

Resposta: C

Q51
Mecânica — Trabalho e energia — Potência útil média na aceleração

Após algumas informações sobre o carro, saímos em direção ao trecho off-road. Na primeira acelerada já deu para perceber a força do modelo. De acordo com números do fabricante, são 299 cavalos de potência [...] e os 100 km/h iniciais são conquistados em satisfatórios 7,5 segundos, graças à boa relação peso-potência, já que o carro vem com vários componentes de alumínio. O texto descreve um teste de avaliação de um veículo importado, lançado neste ano no mercado brasileiro. Sabendo que a massa desse carro é de 2 400 kg, e admitindo 1 cv = 740 W e 100 km/h = 28 m/s, pode-se afirmar que, para atingir os 100 km/h iniciais, a potência útil média desenvolvida durante o teste, em relação à potência total do carro, foi, aproximadamente de (Sugestão: efetue os cálculos utilizando apenas dois algarismos significativos.)

A)

90%.

B)

75%.

C)

60%.

D)

45%.

E)

30%.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

A energia cinética final é $$E_c=2400\cdot28^2/2=940800\ \text{J}.$$

A potência útil média é $$E_c/7{,}5\approx125440\ \text{W}.$$

Comparando com $$299\cdot740=221260\ \text{W},$$ a razão é aproximadamente 57%, arredondada para 60% nas opções.

Resposta: C

Q52
Termologia — Calorimetria — Calor como energia em trânsito

O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente.

A)

A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado.

B)

A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor.

C)

A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente.

D)

O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor.

E)

Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

Calor é a transferência de energia motivada por diferença de temperatura.

Um corpo pode ceder calor ao ambiente e esfriar.

A energia que permanece armazenada no corpo é energia interna; não se descreve corretamente como calor armazenado.

Resposta: C

Q53
Termologia — Gases — Funcionamento do termoscópio
Figura da questão 53 de Física — UNIFESP 2006 CG

A figura reproduz uma gravura do termoscópio de Galileu, um termômetro primitivo por ele construído no início do século XVI.

No termoscópio, o ar é aprisionado no bulbo superior, ligado por um tubo a um recipiente aberto contendo um líquido colorido. Assim, pode-se concluir que, se a temperatura ambiente subir, a altura da coluna de líquido colorido

A)

aumenta, pois aumentam o volume e a pressão do ar contido no bulbo.

B)

diminui, pois aumentam o volume e a pressão do ar contido no bulbo.

C)

aumenta, em decorrência da dilatação do líquido contido no recipiente.

D)

diminui, em decorrência da dilatação do líquido contido no recipiente.

E)

pode aumentar ou diminuir, dependendo do líquido contido no recipiente.

Alternativa correta: B
Resolução comentada

Ao aquecer, o ar no bulbo tende a expandir e sua pressão aumenta em relação à situação inicial.

Ele empurra o líquido para baixo no tubo, reduzindo a altura da coluna.

A resposta se refere principalmente à expansão do gás.

Resposta: B

Q54
Termologia — Calorimetria — Conversão de energia gravitacional em calor

Qualquer dos seus leitores que tenha a ventura de residir em meio ao romântico cenário do País de Gales ou da Escócia poderia, não tenho dúvida, confirmar meus experimentos medindo a temperatura no topo e na base de uma cascata. Se minhas observações estão corretas, uma queda de 817 pés deve gerar um grau de calor, e a temperatura do rio Niágara deve subir cerca de um quinto de grau por causa de sua queda de 160 pés. Esse trecho foi publicado em 1845 por James P. Joule na seção de cartas da revista inglesa Philosophical Magazine e ilustra os resultados por ele obtidos em suas experiências para a determinação do equivalente mecânico do calor. Sendo cágua = 4 200 J/(kgºC) o calor específico da água, adotando g = 10 m/s2, 817 pés = 250 m e 160 pés = 50 m, podese afirmar que, ao se referir a “um grau de calor” e a “um quinto de grau”, Joule está exprimindo valores de temperatura que, em graus Celsius, valem aproximadamente

A)

5,0 e 1,0.

B)

1,0 e 0,20.

C)

0,60 e 0,12.

D)

0,30 e 0,060.

E)

0,10 e 0,020.

Alternativa correta: C
Resolução comentada

Igualando $$mgh=mc\Delta T,$$ temos $$\Delta T=gh/c.$$

Para 250 m, $$\Delta T\approx0{,}60\ ^\circ C;$$ para 50 m, $$\Delta T\approx0{,}12\ ^\circ C.$$

Resposta: C

Q55
Óptica — Reflexão e espelhos — Espelho para maquiagem

Suponha que você é estagiário de uma estação de televisão e deve providenciar um espelho que amplie a imagem do rosto dos artistas para que eles próprios possam retocar a maquilagem. O toucador limita a aproximação do rosto do artista ao espelho a, no máximo, 15 cm. Dos espelhos a seguir, o único indicado para essa finalidade seria um espelho esférico

A)

côncavo, de raio de curvatura 5,0 cm.

B)

convexo, de raio de curvatura 10 cm.

C)

convexo, de raio de curvatura 15 cm.

D)

convexo, de raio de curvatura 20 cm.

E)

côncavo, de raio de curvatura 40 cm.

Alternativa correta: E
Resolução comentada

Para obter imagem virtual, direita e ampliada, o espelho deve ser côncavo e o rosto deve ficar entre o foco e o vértice.

Com R=40 cm, $$f=20\ \text{cm}$$ e $$p=15\ \text{cm}$$ satisfaz essa condição.

Espelhos convexos reduzem a imagem.

Resposta: E

Q56
Óptica — Refração — Recomposição da luz dispersada

Eu peguei outro prisma igual ao primeiro e o coloquei de maneira que a luz fosse refratada de modos opostos ao passar através de ambos e, assim, ao final, voltaria a ser como era antes do primeiro prisma tê-la dispersado. Assim Newton descreve a proposta do experimento que lhe permitiu descartar a influência do vidro do prisma como causa da dispersão da luz branca. Considerando que a fonte de luz era o orifício O da janela do quarto de Newton, assinale a alternativa que esquematiza corretamente a montagem sugerida por ele para essa experiência.

A)
Figura original da questão 56 — UNIFESP 2006 CG
B)
Figura original da questão 56 — UNIFESP 2006 CG
C)
Figura original da questão 56 — UNIFESP 2006 CG
D)
Figura original da questão 56 — UNIFESP 2006 CG
E)
Figura original da questão 56 — UNIFESP 2006 CG
Alternativa correta: A
Resolução comentada

O segundo prisma deve produzir dispersão oposta à do primeiro.

Prismas iguais com bases em sentidos opostos compensam o desvio e permitem recompor a luz branca.

A montagem A apresenta essa orientação.

Resposta: A

Q57
Ondas — Acústica — Transmissão do sinal e retorno do som

Para testar o seu equipamento de som, um artista dá um toque no microfone ligado a uma caixa de som localizada a 330 m de distância, em um local em que a velocidade do som é 330 m/s. Pode-se afirmar que o intervalo de tempo entre o toque do artista no microfone e o instante em que o artista ouve o barulho do toque reproduzido pela caixa é, aproximadamente, de

A)

1,0 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.

B)

1,5 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.

C)

2,0 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.

D)

2,0 s com microfone sem fio e 1,0 s com microfone com fio.

E)

2,0 s com microfone sem fio e um valor entre 1,0 s e 2,0 s com microfone com fio.

Alternativa correta: A
Resolução comentada

O sinal chega à caixa por transmissão elétrica ou eletromagnética em tempo desprezível nessa escala.

O som da caixa leva $$t=d/v=330/330=1\ \text{s}$$ para retornar ao artista, com ou sem fio no microfone.

Resposta: A

Q58
Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb em notação científica

Duas partículas de cargas elétricas q1 = 4,0 × 10–16 C e q2 = 6,0 × 10–16 C estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0 × 10–9 m. Sendo k = 9,0 × 109 N·m2/C2, a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de

A)

1,2 × 10–5.

B)

1,8 × 10–4.

C)

2,0 × 10–4.

D)

2,4 × 10–4.

E)

3,0 × 10–3.

Alternativa correta: D
Resolução comentada

Pela lei de Coulomb, $$F=kq_1q_2/r^2.$$

Assim $$F=9\times10^9\cdot4\times10^{-16}\cdot6\times10^{-16}/(3\times10^{-9})^2=2{,}4\times10^{-4}\ \text{N}.$$

Resposta: D

Q59
Eletricidade — Eletrostática — Trabalho entre equipotenciais
Figura da questão 59 de Física — UNIFESP 2006 CG

Na figura, as linhas tracejadas representam superfícies equipotenciais de um campo elétrico; as linhas cheias I, II, III, IV e V representam cinco possíveis trajetórias de uma partícula de carga q, positiva, realizadas entre dois pontos dessas superfícies, por um agente externo que realiza trabalho mínimo.

A trajetória em que esse trabalho é maior, em módulo, é:

A)

I.

B)

II.

C)

III.

D)

IV.

E)

V.

Alternativa correta: E
Resolução comentada

O trabalho externo mínimo é a variação da energia potencial, $$W_{ext}=q(V_f-V_i).$$

Seu módulo depende dos potenciais inicial e final, não do comprimento do caminho.

Na figura, V atravessa a maior diferença entre equipotenciais.

Resposta: E

Q60
Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo anual em standby

Atualmente, a maioria dos aparelhos eletrônicos, mesmo quando desligados, mantêm-se em standby, palavra inglesa que nesse caso significa “pronto para usar”. Manter o equipamento nesse modo de operação reduz o tempo necessário para que volte a operar e evita o desgaste provocado nos circuitos internos devido a picos de tensão que aparecem no instante em que é ligado. Em outras palavras, um aparelho nessa condição está sempre parcialmente ligado e, por isso, consome energia. Suponha que uma televisão mantida em standby dissipe uma potência de 12 watts e que o custo do quilowatt-hora é R$ 0,50. Se ela for mantida em standby durante um ano (adote 1 ano = 8 800 horas), o seu consumo de energia será, aproximadamente, de

A)

R$ 1,00.

B)

R$ 10,00.

C)

R$ 25,00.

D)

R$ 50,00.

E)

R$ 200,00.

Alternativa correta: D
Resolução comentada

A energia é $$E=0{,}012\cdot8800=105{,}6\ \text{kWh}.$$

Multiplicando pela tarifa de R$0,50/kWh, o custo é R$52,80, aproximadamente R$50.

Resposta: D

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