FÍSICA - UFSC · Web view02. Incorreta. A carga inicial da esfera 1 é distribuída entre as duas esferas, as quais terão cargas diferentes, pois seus raios não são iguais. 04

FÍSICA

DADOS

01) d = d0 + v0t + at2 14) W = Ec 27) W = pV 40)

02) v = v0 + at 15) F = kx 28) U = Q – W 41)

03) v2 = + 2ad 16) Ep = kx2 29) = + 42)

04) 17) 30) 43)

05) 18) 31) ni seni = nr sen 44)

06) 19) = 32) 45)

07) 20) p = 33) 46)

08) 21) p = p0 + gh 34) 47)

09) F = G 22) E = Vg 35) 48) =

10) W = Fd cos 23) 36) 49) = BLv

11) 24) 37) 50) v = f

12) Ep = mgh 25) Q = mct 38) 51)

13) Ec = mv226) Q = mL 39) 52)

01) Leia com atenção os versos abaixo, de “Chão de Estrelas”, a mais importante criação poética de Orestes Barbosa que, com Sílvio Caldas, compôs uma das mais belas obras da música popular brasileira:

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O cenário imaginado, descrito poeticamente, indica que o barraco era coberto de folhas de zinco, apresentando furos e, assim, a luz da Lua atingia o chão do barraco, projetando pontos ou pequenas porções iluminadas - as “estrelas” que a Lua “salpicava” no chão.

Considerando o cenário descrito pelos versos, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S) que apresenta(m) explicação(ões) física(s) possível(is) para o fenômeno.

01. A Lua poderia ser, ao mesmo tempo, fonte luminosa e objeto cuja imagem seria projetada no chão do barraco.

02. O barraco, com o seu telhado de zinco furado, se estivesse na penumbra, ou completamente no escuro, poderia comportar-se como uma câmara escura múltipla, e através de cada furo produzir-se-ia uma imagem da Lua no chão.

04. A propagação retilínea da luz não explica as imagens luminosas no chão –– porque elas somente ocorreriam em conseqüência da difração da luz.

08. Os furos da cobertura de zinco deveriam ser muito grandes, permitindo que a luz da Lua iluminasse todo o chão do barraco.

16. Quanto menor fosse a largura dos furos no telhado, menor seria a difração da luz e maior a nitidez das imagens luminosas no chão do barraco.

32. Para que as imagens da Lua no chão fossem visíveis, o barraco deveria ser bem iluminado –– com lâmpadas, necessariamente.

Gabarito: 03 (01 + 02) Número de acertos: 990 (11,47%) Grau de dificuldade previsto: FácilGrau de dificuldade obtido: Fácil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Identificar e compreender os fenômenos ópticos envolvidos em uma situação descrita do cotidiano.

SOLUÇÃO01. Correta. A Lua, ao refletir a luz do sol, comporta-se como fonte luminosa, e como objeto desde que sua imagem

seja projetada no chão.02. Correta. O barraco, com seus orifícios no telhado, poderia comportar-se como uma câmara escura, desde que

estivesse na penumbra ou completamente no escuro. 04. Incorreta. Para ocorrer difração, os orifícios deveriam ter diâmetro da ordem do comprimento de onda da luz

incidente.08. Incorreta. Ocorre justamente o contrário, ou seja, os orifícios deveriam ser muito pequenos.16. Incorreta. Quanto menor a largura dos furos, maior é a difração da luz. 32. Incorreta. Caso o barraco fosse iluminado, não seria possível observar qualquer efeito.

ANÁLISE DA QUESTÃO

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A porta do barraco era sem trincoMas a Lua, furando o nosso zinco,Salpicava de estrelas nosso chão ...Tu pisavas nos astros distraídaSem saber que a ventura desta vidaÉ a cabrocha, o luar e o violão ...

A questão envolveu análise, implicando a identificação e compreensão dos conceitos básicos da óptica geométrica e do fenômeno de difração. A freqüência das respostas mostrou que um grupo razoável – 11,47% dos candidatos, o segundo maior grupo – analisou corretamente a situação descrita e identificou as duas proposições corretas, com acerto completo da questão. O maior grupo (12,16%) assinalou como resposta o valor 18, considerando corretas as proposições 02 e 16. Um percentual expressivo (10,95%), também, considerou apenas a proposição 16 como correta e 10,26% assinalaram as proposições 01 e 16 como corretas. A análise da freqüência isolada mostra que mais da metade dos candidatos (56,92%) considerou a proposição incorreta 16, como verdadeira, o que demonstra fraco ou nenhum conhecimento a respeito do fenômeno de difração. A análise da freqüência por proposição mostra, ainda, que as proposições 01 e 02 foram identificadas como corretas por grupos significativos, 49,53% e 50,73%, respectivamente. Estranhamente, 56,92% dos candidatos consideraram a proposição incorreta 16 como verdadeira, o que levou a uma redução no índice de acertos totais. Este fato também leva a crer que os candidatos apresentam satisfatórios conhecimentos de ótica geométrica, mas fracos conhecimentos de ótica física. Considerando os acertos totais e parciais, vemos que a questão mostrou-se fácil.

02) Os alunos de uma escola, situada em uma cidade A, construíram um barômetro para comparar a pressão atmosférica na sua cidade com a pressão atmosférica de uma outra cidade, B. Vedaram uma garrafa muito bem, com uma rolha e um tubo de vidro, em forma de U, contendo mercúrio. Montado o barômetro, na cidade A, verificaram que a altura das colunas de mercúrio eram iguais nos dois ramos do tubo, conforme mostra a Figura 1.O professor orientou-os para transportarem o barômetro com cuidado até a cidade B, a fim de manter a vedação da garrafa, e forneceu-lhes a Tabela abaixo, com valores aproximados da pressão atmosférica em função da altitude.Ao chegarem à cidade B, verificaram um desnível de 8,0 cm entre as colunas de mercúrio nos dois ramos do tubo de vidro, conforme mostra a Figura 2.

Considerando a situação descrita e que os valores numéricos das medidas são aproximados, face à simplicidade do barômetro construído, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Na cidade A, as alturas das colunas de mercúrio nos dois ramos do tubo em U são iguais, porque a pressão no interior da garrafa é igual à pressão atmosférica externa.

02. A pressão atmosférica na cidade B é 8,0 cmHg menor do que a pressão atmosférica na cidade A.

04. Sendo a pressão atmosférica na cidade A igual a 76 cmHg, a pressão atmosférica na cidade B é igual a 68 cmHg.

08. A pressão no interior da garrafa é praticamente igual à pressão atmosférica na cidade A, mesmo quando o barômetro está na cidade B.

16. Estando a cidade A situada ao nível do mar (altitude zero), a cidade B está situada a mais de 1000 metros de altitude.

32. Quando o barômetro está na cidade B, a pressão no interior da garrafa é menor do que a pressão atmosférica local.

64. A cidade B encontra-se a uma altitude menor do que a cidade A.

Gabarito: 15 (01 + 02 + 04 + 08)

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Número de acertos: 691 (8,01%) Grau de dificuldade previsto: MédioGrau de dificuldade obtido: Fácil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Agregar os dados fornecidos em uma situação prática descrita, envolvendo a construção de um barômetro simples, concluindo sobre a medida da pressão atmosférica em duas altitudes distintas. SOLUÇÃO01. Correta. Situação e equilíbrio hidrostático. 02. Correta. A leitura do barômetro da figura 2 deixa explícito que a pressão na cidade B é 8,0 cmHg menor que a

pressão da cidade A. 04. Correta. Basta subtrair: 76 cmHg – 8 cmHg = 68 cmHg. 08. Correta. A pequena expansão do ar no tubo em forma de U pode ser desprezada para efeitos práticos.16. Incorreta. Pela tabela fornecida na questão, fica claro que a cidade B deve estar situada a menos de 1000 metros

de altitude.32. Incorreta. Contradiz claramente a proposição 08. 64. Incorreta. Como a pressão na cidade B é menor, ela necessariamente deve estar a uma altitude maior que a

cidade A.


A questão apresentou a variação da pressão atmosférica com a altitude e o funcionamento de um barômetro simples, com um tubo em U contendo mercúrio. Os resultados mostraram que os acertos totais foram de 8,01%, o que mostra que este grupo entendeu com clareza os conceitos básicos de hidrostática. Observamos que um percentual superior (13,78%) considerou como corretas as proposições 01, 02 e 04, ignorando que a pressão no interior da garrafa permanece praticamente inalterada ao se passar da cidade A para a cidade B (proposição 08). Um contingente menor (6,15%) considerou as proposições 01, 02, 04 e 16 como verdadeiras, indicando que não souberam interpretar corretamente a tabela fornecida na questão – tabela esta que deixava claro que a proposição 16 era incorreta. A análise individual das proposições mostra que mais de 70% dos candidatos assinalaram a proposição 01 como correta, ao passo que em torno de 60% dos candidatos assinalaram as proposições 02 e 04 como corretas (consideradas individualmente). Porém, apenas 25,81% dos candidatos consideraram a proposição 08 como correta, o que diminuiu o percentual de acertos totais. Isto é compreensível, pois apesar de apresentar uma conclusão elementar, a proposição 08 é a única em nível de síntese – as demais proposições não requerem habilidades do domínio cognitivo, além do nível de análise, exigindo, basicamente, aplicação de informações e conceitos. Ao considerarmos os acertos totais e parciais, constatamos que o grau de dificuldade da questão pode ser considerado fácil.

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03) Dois ciclistas, A e B, disputam uma corrida cuja distância total é de 1200 metros, do ponto de partida até a faixa de chegada. O gráfico abaixo mostra a velocidade dos ciclistas A e B em função do tempo.

Observando o gráfico apresentado, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. No sexagésimo segundo, o ciclista A está 150 metros à frente do ciclista B.

02. A aceleração do ciclista A, nos primeiros quaren-ta e cinco segundos, é de 1m/s2.

04. No centésimo trigésimo quinto segundo, o ciclista B está 150 metros à frente do ciclista A.

08. O ciclista B nunca alcança o ciclista A.

16. O ciclista A venceu a disputa porque percorreu os 1200 metros em 150 segundos, e o ciclista B gastou 165 segundos.

32. No centésimo sexagésimo quinto segundo, o ci-clista B está a apenas 7,5 metros da faixa de chegada, e o ciclista A encontra-se a 52,5 metros da faixa de chegada. Portanto, o ciclista B vence a corrida.

64. A corrida termina empatada, pois ambos os ciclistas percorrem os 1200 metros em 165 segundos.

Gabarito: 37 (01 + 04 + 32)

Número de acertos: 349 (4,05%) Grau de dificuldade previsto: DifícilGrau de dificuldade obtido: Difícil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Calcular as acelerações desenvolvidas e as distâncias percorridas por dois ciclistas, cujos movimentos em uma corrida são apresentados em um gráfico da velocidade em função do tempo.

SOLUÇÃO Para se responder corretamente as

proposições apresentadas, devemos calcular as distâncias percorridas por cada ciclista nos vários momentos da corrida, bem como a aceleração do ciclista A nos primeiros quarenta e cinco segundos.

1) Aceleração do ciclista A nos primeiros 45s: a = v/t = (15 –0)/(45-0) = 1/3m/s2 = 0,333m/s2.2) Distâncias percorridas por cada ciclista:2.1) Ciclista A:

d1A = ½(15x45) = ½(225x3) = 337,5 metros d2A = ½(15 + 5)x15 = 10x15 = 150 metros d3A = 5x75 = 375 metros d4A = ½(14 + 5)x30 = 15x19 = 285 metros d5A = ½(14x15) = 7x15 = 105 metros2.2) Ciclista B:

d1B = ½(45x9) = 405/2 = 202,5 metros d2B = 9x90 = 810 metros d3B = ½(9 + 3)x30 = 15x12 = 180 metros Assim em 60s temos:

D1A = 337,5 + 150 = 487,5 metros D1B = 202,5 + 9x15 = 337,5 metrosDiferença = D1 = D1A – D1B = 487,5 – 337,5 = 150 metrosEm 135s temos: D1A = 337,5 + 150 + 375 = 862,5 metros D1B = 202,5 + 810 = 1012,5 metrosDiferença = D2 = D1A – D 1B = 1012,5 – 862,5 = 150 metrosEm 165s temos: D1A = 862,5 +285 = 1147,5 metros D1B = 1012,5 + 180 = 1192,5 metrosOu seja, em 165s para o ciclista A faltam 1200 –1147,5 = 52,5 metros para completar os 1200 metros. Para o ciclista B faltam 1200 – 1192,5 = 7,5 metros. Este resultado mostra que o ciclista B vence facilmente a corrida.

01. Correta. O resultado acima mostra que D1 = 150 metros.

02. Incorreta. Como visto acima, a aceleração de A é 0,333 m/s2.

04. Correta. O resultado para D2 é 150 metros.08. Incorreta. Contradiz a proposição 04 que mostra

que o ciclista B está a 150 metros à frente do ciclista A no centésimo trigésimo quinto segundo.

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16. Incorreta. Dos resultados vistos, verifica-se que o ciclista B vence a corrida.

32. Correta. Os resultados mostram que o ciclista B está a apenas 7,5 metros da linha de chegada, ao passo que o ciclista A está a 52,5 metros da linha de chegada.

64. Incorreta. Contradiz a proposição correta 32.


Essa questão envolve conhecimentos de cinemática e a correta interpretação de um gráfico da velocidade em função tempo. Os acertos totais mostraram um índice de 4,04%, o que é baixo e denota o grau de dificuldade da questão. Por se tratar de tema elementar, a questão foi prevista como difícil em conseqüência do número de cálculos que os candidatos deveriam realizar para responder adequadamente as proposições. Isto se refletiu nos acertos parciais, onde se observa um grupo (8,06%) respondendo como corretas apenas as proposições 01 e 04. Ademais, temos um percentual expressivo (7,75%) que assinalou como corretas apenas as proposições 04 e 32. É interessante observar que um conjunto ainda mais expressivo (10,47%) considerou apenas a proposição 32 como correta. Ora, para identificar como correta a proposição 32 é necessário efetuar todos os cálculos especificados acima, cujos resultados permitem identificar como corretas, também, as proposições 01 e 04 - bastando para isto efetuar uma subtração. Não fica claro se foi uma escolha aleatória ou falta de tempo para se realizar os demais cálculos por parte deste significativo conjunto de candidatos. Mas, para um outro grupo de candidatos (6,37%), que assinalou apenas a proposição 64 como correta, fica explícito que a questão foi respondida de forma aleatória. A Banca reconhece que os cálculos necessários para o acerto total da questão, embora simples, são repetitivos e causaram, provavelmente, um certo espalhamento na freqüência das respostas. A questão se apresentou difícil.

04) Um piloto executa um “looping” com seu avião – manobra acrobática em que a aeronave descreve um arco de circunferência no plano vertical – que atinge, no ponto mais baixo da trajetória, ao completar a manobra, a velocidade máxima de 540 km/h. O raio da trajetória é igual a 450 m e a massa do piloto é 70 kg. Nessas manobras acrobáticas deve-se considerar que a maior aceleração que o organismo humano pode suportar é 9g (g = aceleração da gravidade).

Com base nos dados fornecidos, assinale a(s)

proposição(ões) CORRETA(S).

01. Se o raio de trajetória fosse menor do que 250 m, o piloto seria submetido a uma aceleração centrípeta máxima maior do que 9g (nove vezes a aceleração da gravidade).

02. A força centrípeta sobre o piloto, na parte mais baixa da trajetória, é cinco vezes maior do que o seu peso.

04. O piloto é submetido a uma aceleração centrípe-ta máxima igual a 5g (cinco vezes a aceleração da gravidade).

08. A velocidade mínima para que o avião complete a volta, no topo da trajetória, é igual a 270 km/h.

16. A força que o avião faz sobre o piloto, na parte mais baixa da trajetória, é igual a 4200 N.

32. A força que o piloto faz sobre o avião é igual ao seu peso, em toda a trajetória.

64. O piloto é submetido a uma aceleração centrí-peta máxima no topo da trajetória, quando a força de sustentação do avião é mínima.

Gabarito: 23 (01 + 02 + 04 + 16) Número de acertos: 128 (1,48%) Grau de dificuldade previsto: MédioGrau de dificuldade obtido: Difícil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar a leis de Newton em uma situação de movimento circular uniforme, em que um piloto de avião realiza um “looping”.

SOLUÇÃO01. Correta. A velocidade do avião é 150 m/s.

Assim, para uma trajetória cujo raio fosse de 250 m, teríamos uma aceleração de (150)2/250 m/s2 = 90 m/s2 = 9g. Logo, se o raio fosse menor que 250 metros, teríamos uma aceleração maior do que 9g.

02. Correta. Na parte mais baixa da trajetória temos: Força centrípeta = mv2/R = m(150)2/450 = 50m = 5mg.

04. Correta. Do item anterior obtém-se ac = v2/R = 50 = 5g.

08. Incorreta. Neste caso, a velocidade deve ser igual a v = (gR)1/2 = (4500)1/2 = 67,0 m/s = 241,2 Km/h.

16. Correta. Na parte mais baixa da trajetória, a força exercida sobre o piloto é igual a mv2/R + mg = m(150)2/450 + mg = 50m+mg = 5mg+mg = 6mg = 6x70x10 = 4200 N.

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32. Incorreta. Contradiz a proposição 16 (usando-se a terceira lei de Newton).

64. Incorreta. A força centrípeta é mínima no ponto mais alto da trajetória.


Para a solução desta questão de mecânica, o candidato deveria aplicar corretamente as leis de movimento de Newton (segunda e terceira leis) a uma situação de movimento circular uniforme. É surpreendente o fato de que apenas 1,48% dos candidatos concluíram corretamente a questão. Constatamos um espalhamento considerável na freqüência das respostas, ao verificarmos que um percentual de 4,39% considerou como corretas as proposições 01 e 04 e o mesmo percentual (4,39%) assinalou as proposições 01,02 e 04. Um outro grupo (3,03%) considerou como corretas apenas as proposições 02 e 04. Além disto, um conjunto relativamente expressivo (6,40%) assinalou a resposta 64 (que é incorreta) e um segundo grupo (5,07%) assinalou como corretas as proposições 01 e 64. Estes resultados, somados ao fato de que praticamente foi ignorada a proposição correta 16 e que 35% dos candidatos assinalaram a proposição 64 (incorreta e absurda) como sendo correta, mostra a falta de uma compreensão clara sobre as leis do movimento e forças em trajetórias curvilíneas por parte dos candidatos. A análise da freqüência de respostas por proposição mostra, ainda, que 43,96% demonstraram ser capazes de calcular a aceleração centrípeta, identificando a proposição 01 como correta, reconhecendo a expressão matemática necessária para tal, mas apenas 23,15% dos candidatos consideraram a proposição 16 como correta, talvez por exigir maior habilidade do domínio cognitivo. Estes resultados mostram que a questão se apresentou como difícil para os candidatos.

05) Na figura abaixo, a esfera tem massa igual a 2,0 kg e encontra-se presa na extremidade de uma mola de massa desprezível e constante elástica de 500 N/m. A esfera encontra-se, inicialmente, em repouso, mantida na posição A, onde a mola não está deformada. A posição A situa-se a 30 cm de altura em relação à posição B.

Soltando-se a esfera, ela desce sob a ação da gravidade. Ao passar pelo ponto B, a mola se encontra na vertical e distendida de 10 cm. Desprezam-se as dimensões da esfera e os efeitos da resistência do ar.

Considerando-se a situação física descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. A velocidade da esfera no ponto mais baixo da trajetória, ponto B, é igual a m/s.

02. Toda a energia potencial gravitacional da esfera, na posição A, é transformada em energia cinética, na posição B.

04. A velocidade da esfera no ponto B é igual a m/s.

08. A força resultante sobre a esfera na posição B é igual a 30 N.

16. A energia mecânica da esfera, na posição B, é igual à sua energia potencial gravitacional na posição A.

32. Parte da energia potencial gravitacional da esfe-ra, na posição A, é convertida em energia poten-cial elástica, na posição B.

64. A energia cinética da esfera, na posição B, é igual à sua energia potencial gravitacional, na posição A.

Gabarito: 60 (04 + 08 + 16 + 32) Número de acertos: 265 (3,08%) Grau de dificuldade previsto: MédioGrau de dificuldade obtido: Difícil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conceitos de conservação da energia mecânica em uma situação de um sistema constituído por uma esfera presa a uma mola, em um campo gravitacional.

SOLUÇÃODados: m=2,0 kg, K=500 N/m, h=0,30 m e x=0,1 m. No ponto A: EA = Ep = mgh ; No ponto B: EB = Ec + Ek = ½(mv2) + ½(Kx2)EA = EB ½(mv2) = mgh – ½(Kx2) ou v = [2gh – Kx2/m]1/2 v = [2x0,3x10 – 500x10-2/2]1/2 =[ 6-2,5]1/2= m/s

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01. Incorreta. O resultado acima mostra que é m/s.

02. Incorreta, pois ignora a energia potencial elástica da mola.

04. Correta. O cálculo acima demonstra que a velocidade é m/s.

08. Correta. FR = Kx – mg = 500x 0,1 – 2x10 = 50 – 20 = 30 N.

16. Correta. Pela conservação da energia mecânica: EA = Ep = EB.

32. Correta. No ponto B, a esfera tem energia cinética e potencial elástica (a mola se distendeu).

64. Incorreta. Ignora a energia potencial elástica, ou que houve distensão da mola.


A questão aborda a conservação de energia e os conceitos de energia cinética, energia potencial gravitacional e energia potencial elástica. O percentual de acertos totais foi de 3,08%. A análise dos resultados parciais explica este baixo índice. O conjunto maior dos candidatos (10,64%) assinalou apenas a proposição 32, indicando falta de compreensão do assunto, pois não foi capaz de calcular a velocidade da esfera nem a força resultante sobre ela, e também, desconhecimento da conservação da energia mecânica, visto que esse grupo ignorou a proposição 16. Por outro lado, a resposta 48 (considerando corretas as proposições 32 e 16) apresentou a segunda maior freqüência (7,30%), mostrando que este grupo também não foi capaz de calcular a velocidade e a força resultante sobre a esfera na posição B. Um grupo expressivo de candidatos (5,57%) mostrou incoerência de raciocínio, assinalando como verdadeiras as proposições 02 (ignora a energia potencial elástica, portanto incorreta) e 32 (considera corretamente a energia potencial elástica). Um percentual de 5,20% dos candidatos considerou corretas apenas as proposições 08 e 32, demonstrando não saber calcular a velocidade da esfera no ponto B e falta de clareza sobre o conceito e a conservação da energia mecânica. Ademais, um outro grupo (4,39%) respondeu como corretas as proposições 04 e 32, ou seja, diferentemente do grupo anterior, não foi capaz de calcular a força sobre a esfera no ponto B, faltando-lhe igualmente clareza sobre o conceito e a conservação da energia mecânica. A análise das freqüências por proposição, entretanto, demonstra que 61,16% identificaram a proposição 16 como correta, demonstrando compreensão do princípio da conservação da energia mecânica. Em se tratando de assunto tão importante como a conservação da energia mecânica, preocupa o fraco desempenho dos candidatos e a questão apresentar-se difícil, com grau de dificuldade maior do que o previsto.

06) Em uma partida de sinuca, resta apenas a bola oito a ser colocada na caçapa. O jogador da vez percebe que, com a disposição em que estão as bolas na mesa, para ganhar a partida ele deve desviar a bola oito de 30 graus, e a bola branca de pelo menos 60 graus, para que a mesma não entre na caçapa oposta, invalidando sua jogada. Então, ele impulsiona a bola branca, que colide elasticamente com a bola oito, com uma velocidade de 5 m/s, conseguindo realizar a jogada com sucesso, como previra, vencendo a partida. A situação está esquematizada na figuraabaixo. Considere as massas das bolas como sendo iguais e despreze qualquer atrito.

Considerando o sistema constituído pelas duas bolas, assinale a(s) proposição(ões) CORRE-TA(S).

01. Devido à colisão entre a bola branca e a bola oito, a quantidade de movimento do sistema de bolas não é conservada.

02. A velocidade da bola branca, após a colisão, é de 2,5m/s.

04. A energia cinética da bola oito, após a colisão, é maior do que a energia cinética da bola branca, antes da colisão.

08. Após a colisão, a quantidade de movimento total, na direção perpendicular à direção de incidência da bola branca, é nula.

16. A energia cinética da bola branca, após a coli-são, é três vezes menor que a energia cinética da bola oito.

125

30o

60o

8

32. Como a colisão é elástica, a energia cinética da bola branca, antes da colisão, é maior do que a soma das energias cinéticas das bolas branca e oito, após a colisão.

64. Desde que não existam forças externas atuando sobre o sistema constituído pelas bolas, a quantidade de movimento total é conservada no processo de colisão.

Gabarito: 90 (02 + 08 + 16 + 64) Número de acertos: 29 (0,34%) Grau de dificuldade previsto: DifícilGrau de dificuldade obtido: Difícil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os princípios de conservação de energia e quantidade de movimento em um problema de colisão elástica em duas dimensões.

SOLUÇÃO

Dados: velocidade da bola branca antes da colisão = v = 5 m/sMassas das bolas iguais = mÂngulos de espalhamento: bola oito = 30 graus bola branca = 60 grausConsideramos: velocidade da bola oito após a colisão = v1

velocidade da bola branca após a colisão = v2

Conservação da quantidade de movimento:na horizontal: mv = mv1cos30 + mv2cos60

na vertical: mv1sen30 = mv2sen60 v1 = v2

Assim: v = v2 + v2 = 2v2

Ou: v2 = v/2 =5/2 = 2,5 m/s e v1 = v

Conservação da energia: ½(mv2)=½(mv12) + ½(mv2

2)

Ou: ½(mv2) = ½(m v2) + ½(m v2)

O resultado acima mostra claramente que a energia cinética da bola branca, após a colisão, é três vezes menor que a da bola oito.

01. Incorreta. Contradiz o enunciado da questão, que afirma ser a colisão elástica e desprezível qualquer atrito.

02. Correta. O cálculo acima deixa claro que v2

= 2,5 m/s. 04. Incorreta. Viola a lei de conservação da energia.

08. Correta. Desde que não tenhamos nenhuma força perpendicular à direção de incidência da bola branca, a quantidade de movimento nesta direção deve ser nula.

16. Correta. Conforme resultado já explicitado.32. Incorreta. Contradiz a definição de uma colisão

elástica.64. Correta. Princípio da conservação da quantidade

de movimento para um sistema de partículas isoladas.


Essa questão aborda o princípio da conservação da quantidade de movimento para um sistema de partículas isoladas e a conservação da energia mecânica em um problema de colisão elástica. A previsão do grau de dificuldade para esta questão (como difícil) foi confirmada, porém, o percentual de acertos totais foi extremamente baixo: apenas 29 candidatos – 0, 34% de um total de 8635 presentes - acertaram totalmente a questão. Os resultados induzem concluir que problemas de colisão bidimensionais não são efetivamente abordados no ensino médio, pois a imensa maioria dos candidatos não foi capaz de aplicar a conservação da quantidade de movimento na direção perpendicular à de incidência da bola branca. A análise dos acertos parciais corrobora esta conclusão: um percentual expressivo dos candidatos (12,81%) considerou somente a proposição 64 como correta, mostrando claramente que não sabe aplicar a conservação da quantidade de movimento neste caso, nem tampouco a conservação da energia mecânica; da mesma forma, um conjunto importante (9,34%) assinalou as proposições 02 e 64. Porém, para este último grupo, podemos concluir que se trata de uma escolha aleatória, pois se assim não fosse, seria coerente assinalar a proposição 08, pois a sua afirmação é essencial para o cálculo da velocidade da bola branca após a colisão, isto é 2,5 m/s. Um terceiro conjunto de candidatos (4,56%) parece desconhecer o fato de que a energia não pode ser criada do nada, pois consideraram como verdadeiras as proposições 04 e 64. Ora, a proposição 04 se constitui em absurdo, pois afirma que uma certa quantidade de energia surgiu durante o processo de colisão! Um quarto contingente (2,52%) mostrou incoerência de raciocínio à medida que considerou como corretas as proposições 02 e 32, além de demonstrar desconhecer o princípio da conservação da quantidade de movimento. O mesmo sucedeu com freqüência significativa de resposta (2,97%), indicando como corretas as proposições 04 e 16. Por último, temos um expressivo conjunto (2,39%) que

126

demonstrou desconhecer completamente os princípios básicos envolvidos na questão, já que considerou verdadeiras as proposições 01 e 32. Seria recomendável uma ênfase maior no Ensino Médio às leis da conservação e, em particular, no que diz respeito a problemas de colisão mecânica.

07) Dois músicos se apresentam tocando seus ins-trumentos: uma flauta e um violino. A flauta e o violino estão emitindo sons de mesma altura, mas de intensidades diferentes – a intensidade do som do violino é maior do que a intensidade do som da flauta. Uma pessoa, cega, encontra-se a uma mesma distância dos dois instrumen-tos, estando a flauta à sua direita e o violino à sua esquerda. A pessoa é capaz de distinguir os sons de um violino e de uma flauta.

Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. É possível perceber que o violino está à sua esquerda e que a flauta está à sua direita, devido aos timbres diferentes dos sons emitidos pelos dois instrumentos.

02. A pessoa é capaz de perceber que o violino está à sua esquerda e que a flauta está à sua direita, porque o som que está sendo emitido pelo violino é mais agudo e o som da flauta é mais grave.

04. É possível a pessoa perceber que os dois instru-mentos estão emitindo a mesma nota musical, porque uma nota musical é caracterizada pela sua freqüência.

08. O som que está sendo emitido pelo violino tem a mesma freqüência do som que está sendo emitido pela flauta; por isso, a pessoa percebe que são de mesma altura.

16. A forma da onda sonora do violino é diferente da forma da onda sonora da flauta; por isso, os sons desses instrumentos apresentam timbres diferentes.

32. O som que está sendo emitido pelo violino é mais alto do que o som que está sendo emitido pela flauta.

64. Na linguagem vulgar, dizemos que a pessoa percebe o som do violino “mais forte” do que o som da flauta.

Gabarito: 93 (01 + 04 + 08 + 16 + 64) Número de acertos: 200 (2,32%) Grau de dificuldade previsto: FácilGrau de dificuldade obtido: Médio

OBJETIVO DA QUESTÃO: Compreender as qualidades do som: altura, timbre e intensidade.

SOLUÇÃO01. Correta. A onda sonora é caracterizada pelo seu

timbre, que depende da forma da onda. 02. Incorreta. A percepção é devida aos diferentes

timbres das ondas sonoras produzidas pelo violino e pela flauta.

04. Correta. O que caracteriza uma nota musical é a sua freqüência.

08. Correta. Sons de mesma altura têm, necessariamente, a mesma freqüência.

16. Correta. O timbre é definido pela forma da onda.32. Incorreta. A freqüência é a mesma, portanto as

ondas sonoras do violino e da flauta são de mesma altura.

64. Correta. A intensidade do som do violino é maior que a da flauta, como afirmado no enunciado da questão.


Propositadamente, no enunciado, o observador é uma pessoa portadora de deficiência, é uma pessoa cega. Dois são os motivos para tal: primeiro, porque os sons são muito importantes para uma pessoa cega, mais importante do que para uma pessoa sem deficiência visual; segundo, porque os observadores dos fenômenos físicos, nos enunciados das questões, geralmente, são pessoas não portadoras de deficiências, e é necessário incluir as pessoas portadoras de deficiências nas questões de Física, também.

A questão aborda um problema de acústica, onde ondas sonoras de mesma freqüência, mas de intensidade diferentes, são produzidas por dois instrumentos musicais (flauta e violino). Como a questão exige habilidade do domínio cognitivo apenas em nível de compreensão e apresenta uma situação simples, foi previsto um grau de dificuldade fácil para a questão. Entretanto, o percentual de acertos totais foi relativamente baixo, isto é, somente 2,32% dos candidatos acertou totalmente a questão. Os acertos parciais mostram um espalhamento considerável. Considerando as principais freqüências de respostas, um primeiro conjunto (7,88%)

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considerou verdadeiras as proposições 01 e 16, não identificando que a altura de uma onda sonora está relacionada à sua freqüência e que uma nota musical é caracterizada por sua freqüência. Um segundo conjunto de 4,24% dos candidatos assinalou como corretas as proposições 01, 04 e 16, ignorando a relação entre freqüência e altura de uma onda sonora. O mesmo pode ser observado em um terceiro grupo (4,17%) que considerou as proposições 01, 02 e 16 corretas, demonstrando não compreender o enunciado da questão que afirmava que os músicos tocavam a mesma nota musical. Estes dois últimos grupos não relacionaram a intensidade do som com a linguagem vulgar, onde se diz que uma

onda sonora de maior intensidade é “mais forte” do que uma onda sonora de baixa intensidade “mais fraca” (proposição 64). De forma oposta, temos dois conjuntos significativos que assinalaram como corretas as proposições 01 e 64 (3,78%) e as proposições 01, 16 e 64 (5,55%), mostrando falta de conhecimento acerca das qualidades altura e timbre da onda sonora. Para concluirmos corretamente a análise dessa questão, é necessário observar a freqüência por proposição. Por ordem decrescente de freqüência, 73,24% dos candidatos identificaram a proposição 01 como correta, 58,91% dos candidatos consideraram correta a proposição 16, a proposição 64 obteve 44,12%, a proposição 04 obteve 38,70%, e a proposição 08 foi considerada verdadeira por aproximadamente 26,38% dos candidatos. Diante destes resultados, podemos concluir que as proposições da questão apresentam-se fáceis e, levando-se em conta o espalhamento nos acertos parciais, seguramente que o grau de dificuldade para a questão foi médio. Acreditamos que o espalhamento dos acertos parciais decorreu do grande número de proposições corretas – cinco – e da ausência de domínio completo do tema por parte dos candidatos. É crença da banca, também, que os candidatos não estão acostumados com provas que se caracterizam por prevalência de informações corretas, com questões apresentando mais proposições corretas do que incorretas, o que não invalida tal procedimento didaticamente correto e recomendável.

08) Um congelador doméstico encontra-se, inicial-mente, desligado, vazio (sem nenhum alimento ou objeto dentro dele), totalmente aberto e à temperatura ambiente de 27ºC, quando, então, tem sua porta fechada e é ligado. Após algumas horas de funcionamento, ainda vazio, sua temperatura interna atinge –18ºC. O congelador possui perfeita vedação com a porta mantida fechada.

Considerando que o ar se comporta como um gás ideal, assinale a(s) proposição(ões) COR-RETA(S).

01. Após o fechamento do congelador, a pressão do ar no seu interior aumenta, à medida que a temperatura baixa.

02. Imediatamente após a porta do congelador ser fechada, a pressão do ar no seu interior é igual à pressão atmosférica local.

04. Não há troca de calor com o meio ambiente; por isso, a energia interna do sistema constituído pela massa de ar dentro do congelador não diminui nem aumenta.

08. Com a diminuição da temperatura, a pressão do ar no interior do congelador diminui também.

16. Enquanto a porta foi mantida fechada, a pressão e a temperatura da massa de ar no interior do congelador mantiveram-se diretamente proporcionais.

32. A pressão no interior do congelador, quando a massa de ar atinge a temperatura de –18ºC, é igual a 85% da pressão atmosférica local.

64. Pode-se dizer que a massa de ar no interior do congelador, ao variar sua temperatura de 27ºC a –18ºC, sofreu uma transformação adiabática.

Gabarito: 58 (02 + 08 + 16 + 32) Número de acertos: 234 (2,71%)Grau de dificuldade previsto: FácilGrau de dificuldade obtido: Médio

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conhecimentos sobre comportamento dos gases ideais e da 1a lei da Termodinâmica.

SOLUÇÃO 01. Incorreta. A pressão diminui com o decréscimo

da temperatura.02. Correta. Imediatamente após se fechar a porta

do congelador não temos, ainda, variação da temperatura; logo, a pressão é a mesma.

04. Incorreta. Existe troca de calor com o meio externo.

08. Correta. Pois P1/T1 = P2/T2, sendo T2 < T1

concluímos que P2 < P1.16. Correta. Como explicitado acima: P1/T1 = P2/T2.32. Correta. Temos P2 = (T2/T1)P1, onde P1 é a

pressão externa (pressão atmosférica local). Com T1 = 300 K e T2 = 255 K, podemos expressar: P2 = (255/300)P1 = 0,85P1.

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64. Incorreta. A transformação não é adiabática, pois temos troca de calor com o meio externo.


A questão aborda uma transformação isovolumétrica que ocorre com a massa de ar no interior de um congelador. O grau de dificuldade previsto foi fácil, entretanto, o percentual de acertos totais foi baixo, 2,71%. Nessa questão, também encontramos um espalhamento considerável nos acertos parciais. Temos aqui um percentual expressivo (9,24%) de candidatos que considerou as proposições 08 e 16 como corretas e um grupo relativamente menor (6,73%) que considerou as proposições 02, 08 e 16 como corretas, aparentemente ignorando que numa transformação isovolumétrica a pressão é diretamente proporcional à temperatura, isto é, P/T = constante. É interessante observar que um grupo razoável de candidatos (6,90%) mostrou total desconhecimento do assunto, ao tomarem como certas as proposições 01 e 64. Da mesma maneira, um percentual de 4,06% mostrou incoerência de raciocínio ao optar pelas proposições 01 e 16 – se a pressão é proporcional à temperatura, como afirma a proposição 16, como a pressão pode aumentar à medida que a temperatura diminui,

conforme afirma a proposição 01? Considerando-se as proposições individualmente, observamos que 34,51% dos candidatos assinalaram como correta a proposição 02, enquanto que a proposição 08 foi considerada correta por quase 49,43% dos candidatos. A proposição 16 foi considerada verdadeira por 45,29% dos candidatos, ao passo que 16,52% dos candidatos assinalaram como correta a proposição 32. Considerando esta análise dos acertos por proposição, concluímos que o grau de dificuldade para essa questão pode ser considerado como médio.

09) A meta de economia no consumo de energia elétrica da residência de uma família brasileira, submetida às medidas de racionamento de energia elétrica, é igual a 138 kWh em um determinado mês. Visando a atender a meta de economia fixada pela empresa fornecedora de energia elétrica, a família listou os equipamentos elétricos cujo consumo planeja diminuir, considerando sua potência e tempo de uso atual, por unidade (Quadro 1).

Quadro 1 – Situação atual

Quantidade Equipamento Potência Unitária

Tempo médio de uso ou funcionamento diário*

Consumo mensal

02 chuveiro elétrico 5 600 W 30 min 168 kWh01 torneira elétrica 4 000 W 30 min01 congelador 400 W 10 h04 lâmpada 100 W 5 h

* Por unidade de equipamento

Reunida, a família dispôs-se às seguintes medidas de economia, resumidas no Quadro 2: reduzir o tempo de banho, diminuindo em 10 minutos por dia o uso de cada chuveiro elétrico; desligar a torneira elétrica; desligar o congelador; trocar as 4 lâmpadas incandescentes de 100 W, por lâmpadas fluorescentes de 20 W, cada uma.

Quadro 2 – Situação proposta


Tempo médio de uso ou funcionamento diário*

Economia de consumo

02 chuveiro elétrico 5 600 W 20 min01 torneira elétrica 4 000 W desligada01 congelador 400 W desligado04 lâmpada 20 W 5 h


Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).01. Somente a economia proporcionada pela diminuição do tempo de uso dos chuveiros atinge 112 kWh por mês.

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02. Desligar o congelador proporciona uma economia maior do que desligar a torneira elétrica.

04. O cumprimento de todas as medidas propostas significará uma redução do consumo de energia elétrica mensal em 284 kWh –– mais do que o dobro da meta de economia pretendida.

08. A maior economia de consumo mensal de energia elétrica foi proporcionada pela redução no tempo de uso dos dois chuveiros.

16. A troca de lâmpadas significou uma economia de consumo mensal de 48 kWh.

32. Somente desligando o congelador e a torneira elétrica, já é possível ultrapassar a meta de economia de consumo de energia elétrica fixada.

64. Com as medidas propostas, a família não atingirá a meta de economia de consumo de energia elétrica fixada.

Gabarito: 54 (02 + 04 + 16 + 32) Número de acertos: 461 (5,35%) Grau de dificuldade previsto: FácilGrau de dificuldade obtido: Médio

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar o conceito de potência elétrica para a determinação do consumo de energia elétrica residencial.

SOLUÇÃO Quadro 1 – Situação atual


Tempo médio de uso (diário) *

Consumo Mensal

02 chuveiro elétrico 5600 W 30 min 168 kWh01 torneira elétrica 4000 W 30 min 60 kWh01 congelador 400 W 10 h 120 kWh04 lâmpada 100 W 5 h 60 kWh


Quadro 2 – Situação Proposta


Tempo médio de uso (diário)*

Economia de consumo

02 chuveiro elétrico 5600 W 20 min 56kWh01 torneira elétrica 4000 w desligada 60kWh01 congelador 400 W desligado 120kWh04 lâmpada 20 W 5 h 48kWh

01. Incorreta. O consumo de energia cai para 112 kWh e a economia é de 56 kWh.02. Correta. Podemos ver pela tabela que a economia proporcionada pelo desligamento do congelador é o dobro da

torneira elétrica.04. Correta. A soma da última coluna (Economia de consumo) fornece 284 kWh. 08. Incorreta. O desligamento do congelador proporciona maior economia de consumo. 16. Correta. Conforme demonstrado na tabela.32. Correta. Como a meta de economia no consumo é de 138 kWh, podemos ver que a economia proporcionada

pelo desligamento do congelador e da torneira elétrica é bem maior (180 kWh)64. Incorreta. Contradiz o resultado obtido no item anterior, e o item 04.


Nessa questão, temos um exemplo de aplicação direta do conceito de potência para se determinar o consumo mensal de energia elétrica em uma residência, bastando para isso o conhecimento da potência de cada aparelho eletrodoméstico e seu tempo de uso diário. O preenchimento correto da tabela fornece o consumo mensal de energia por equipamento. Os resultados mostram um percentual de 5,35% de acertos totais, o que está abaixo

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do esperado para uma questão prevista como fácil. Houve um espalhamento grande nos acertos parciais, isto pelo fato de que um percentual de 50% dos candidatos considerou como correta a proposição 08 (tomada individualmente), a qual afirmava que a maior economia seria dada pela redução no tempo de uso dos dois chuveiros elétricos. Como, na tabela, o chuveiro é o equipamento de maior potência, fica claro que os candidatos inferiram, erroneamente, que a proposição 08 estava correta, o que deixa evidente o não preenchimento da tabela por parte de quase 50% dos candidatos. Os acertos parciais apontam claramente este fato, pois um percentual de 4,40% considerou correta apenas a proposição 08 e um percentual de 4,77% considerou corretas as proposições 01 e 08 (ambas incorretas!).

Um segundo grupo (3,70%) assinalou as proposições 02 e 08, e um terceiro (4,53%), considerou as proposições 08 e 16 verdadeiras. Ademais, temos um outro conjunto de candidatos (3,35%) que considerou verdadeiras as proposições 08 e 32. Esses vários grupos de vestibulandos consideraram verdadeira a proposição 08, indicando que não realizaram os cálculos. As proposições 02 e 32 foram consideradas corretas por 5,27% dos candidatos. Esses resultados levam à conclusão que a grande maioria dos candidatos não se dispôs, ou não soube realizar os cálculos envolvidos na questão, respondendo-a de forma intuitiva ou aleatória. Apesar de, individualmente, as proposições poderem ser consideradas fáceis, talvez em virtude do número de cálculos envolvidos, obteve-se um grau de dificuldade médio para a questão.

10) Uma esfera condutora 1, de raio R1, está eletri-camente carregada com uma carga Q1 e apre-senta um potencial elétrico V1. A esfera condutora 1 é ligada, por meio de um fio condutor de dimensões desprezíveis, a uma esfera condutora 2, de raio R2 e descarregada. Após atingirem equilíbrio eletrostático, a esfera 1 adquire carga Q1’ e potencial V1’ e a esfera 2 adquire carga Q2’ e potencial V2’.

Q1 V1 Q1’ V1’ Q2’ V2’

Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. V1 = V1’ + V2’

02. Q2’ = Q1’

04. Q1’ + Q2’ = Q1

08. V1’ = V2’

16. Q2’/Q1’ = R2/R1

32. V1 = V1’

Gabarito: 28 (04 + 08 + 16) Número de acertos: 148 (1,72%) Grau de dificuldade previsto: Médio

Grau de dificuldade obtido: Difícil

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar o conceito de potencial elétrico e a conservação da carga elétrica para a determinação da distribuição de cargas entre dois condutores carregados.

SOLUÇÃO: 01. Incorreta. No equilíbrio eletrostático, as esferas

estão no mesmo potencial.02. Incorreta. A carga inicial da esfera 1 é distribuída

entre as duas esferas, as quais terão cargas diferentes, pois seus raios não são iguais.

04. Correta. Pela conservação da carga elétrica, a soma das cargas em cada esfera, após o contato, deve ser igual à carga inicial da esfera 1.

08. Correta. No equilíbrio eletrostático, as esferas estão no mesmo potencial.

16. Correta. Após o contato, o potencial da esfera 1 é igual a KQ1

’/R1 e o da esfera 2 é igual a KQ2’/R2.

Como os potenciais são iguais vem Q1

’/R1 = Q2’/R2 ou Q2

’/Q1’ = R2/R1.

32.Incorreta. Contradiz o equilíbrio eletrostático (itens 08 e 16).


A questão abordou o equilíbrio eletrostático entre duas esferas condutoras, com dimensões e cargas diferentes, após serem colocadas em contato. Em virtude da simplicidade da questão e o baixo índice de acertos totais (1,72%), é fácil concluir que o

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1 21 2

assunto não é devidamente abordado no Ensino Médio. Os acertos parciais ajudam a corroborar esta conclusão, pois um percentual significativo (12,43%) dos candidatos considerou corretas as proposições 01 e 04, mostrando desconhecer o que significa equilíbrio eletrostático entre dois condutores. O mesmo sucedeu com um outro grupo de candidatos (9,73%) que assinalou como certas as proposições 02 e 08. Um percentual de 6,61% dos candidatos claramente responderam de forma aleatória na medida em que optaram pelas proposições 01,02,04,08 (o que significa uma total incoerência de raciocínio!). Também se observa que 5,82% dos candidatos consideraram apenas a proposição 16 como correta, indicando desconhecer verdadeiramente o assunto, pois a proposição 16 é decorrente da proposição 08! O mesmo ocorreu com um conjunto de 4,36% dos candidatos, que respondeu, considerando corretas as proposições 04 e 16 e ignorando, também, a proposição 08. Neste sentido, temos ainda um grupo expressivo de candidatos (5,22%) que assinalou como corretas as proposições 01, 04 e 16, o que evidencia, mais uma vez, fraco conhecimento sobre o assunto. Analisando as proposições individualmente, constata-se que a proposição 04 foi identificada como correta por 55,14% dos candidatos, ao passo que as proposições 08 e 16 foram assinaladas por 40,24% e 33,80% dos candidatos, respectivamente. Isto indica que a questão apresentou grau difícil para os candidatos.

11) Em um laboratório de Física experimental, um ímã é deixado cair verticalmente, através de um solenóide longo, feito de fio de cobre esmaltado, tendo pequena resistência ôhmica, em cujas extremidades temos conectado um galvanô-metro 0(G). A situação está ilustrada na figura abaixo.

Em relação à situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. A presença do solenóide não afeta o movimento de queda do ímã.

02. Com o movimento do ímã, surge uma força ele-tromotriz induzida nas espiras do solenóide e o galvanômetro indica a passagem de corrente.

04. Ao atravessar o solenóide, o ímã fica sob a ação de uma força magnética que se opõe ao seu movimento, o que aumenta o tempo que esse ímã leva para atravessar o solenóide.

08. Ao atravessar o solenóide, o ímã fica sujeito a uma força magnética que se adiciona à força peso, diminuindo o tempo que o ímã leva para atravessar o solenóide.

16. O sentido da corrente induzida no solenóide, en-quanto o ímã está caindo na metade superior do

solenóide, tem sentido oposto ao da corrente induzida enquanto o ímã está caindo na metade inferior do solenóide.

32. O galvanômetro não indica passagem de corren-te no solenóide durante o movimento do ímã em seu interior.

64. Parte da energia mecânica do ímã é convertida em calor, nas espiras do solenóide, por efeito Joule.

Gabarito: 86 (02 + 04 + 16 + 64) Número de acertos: 141 (1,64%)Grau de dificuldade previsto: DifícilGrau de dificuldade obtido: Médio

OBJETIVO DA QUESTÃO: Identificação e compreensão dos fenômenos de indução eletromagnética, e aplicação das leis de Faraday e de Lenz.

SOLUÇÃO:

01. Incorreta. A variação do fluxo magnético através das espiras do solenóide induz uma corrente, a qual irá alterar o movimento do ímã.

02. Correta. Da lei de Faraday sabemos que a variação do fluxo de um campo magnético induz uma força eletromotriz

04. Correta. Pela Lei de Lenz, o sentido da corrente induzida é tal que se opõe à variação do fluxo magnético, isto quer dizer que o campo magnético, gerado pela corrente induzida, tem sentido oposto ao campo magnético do ímã, gerando uma repulsão magnética.

08. Incorreta. Contradiz a lei de Lenz. 16. Correta. Enquanto o ímã está caindo na metade

superior do solenóide, a variação do fluxo (que

132

S

N

G

está diminuindo), na parte superior, é menor que a variação do fluxo (que está aumentando), na parte inferior. O contrário acontece quando o ímã está caindo na metade inferior do solenóide.

32. Incorreta . Contradiz a lei de Faraday-Lenz.64. Correta. Como o solenóide tem uma resistência

ôhmica, ao se estabelecer uma corrente induzida, via lei de Faraday, necessariamente teremos perdas por efeito Joule e esta energia é oriunda da energia mecânica do ímã.


A questão exigia do candidato a compreensão clara da lei de Faraday, na análise da queda de um ímã no interior de um solenóide, de maneira a se estabelecer uma conexão entre a transformação de energia mecânica em eletromagnética, e a transformação desta em calor por efeito Joule, nas espiras do solenóide. Como os candidatos deveriam agregar estes conhecimentos para a solução completa da questão, exigindo habilidade do domínio cognitivo em nível de análise, o seu grau de dificuldade foi previsto difícil, o que se confirmou, pois apenas 1,64% dos candidatos acertaram completamente a questão. Os acertos parciais, porém, mostram que um grupo bastante expressivo (14,66%) considerou as proposições 02 e 04 como corretas. Um segundo conjunto (7,28%) assinalou como corretas as proposições 02 e 16, enquanto que um outro grupo (6,79%) considerou corretas as proposições 02, 04 e 16. Estes candidatos, acima incluídos, certamente possuem

uma relativa compreensão do fenômeno da indução eletromagnética, mas não compreendem o fato de que, havendo corrente nas espiras do solenóide (corrente induzida), ocorre dissipação de calor por efeito Joule, pois solenóide tem uma resistência ôhmica, ou seja, em conseqüência, durante a queda do ímã, ocorre transformação de energia mecânica em calor. Apenas dois grupos consideraram corretamente a dissipação de calor por efeito Joule nas espiras do solenóide, os que assinalaram as proposições 02 e 64 (resposta 66) e as proposições 02, 04 e 64 (resposta 70), respectivamente 5,29% e 5,23% dos candidatos. Um conjunto expressivo (6,51%) considerou como correta apenas a proposição 02, o que denota um baixo grau de compreensão do fenômeno da indução. Da mesma forma, 7,01% dos candidatos consideraram verdadeiras as proposições 02 e 08, indicando um conhecimento sofrível do assunto. Com esses resultados e observando as freqüências por proposição, que mostram 75,55% dos candidatos identificando a proposição 02 como correta, 45,53% a proposição 04, 31,62% a proposição 16 e 25,98% a proposição 64, podemos concluir que a questão se apresentou com grau de dificuldade médio.

Entretanto, fica patente a necessidade de maior atenção sobre este assunto no Ensino Médio.

12) Em um laboratório, são fornecidas a um estu-dante duas lâmpadas de luz monocromática. Uma emite luz com comprimento de onda correspondente ao vermelho ( 6,2 x 10-7 m) e com potência de 150 Watts. A outra lâmpada emite luz com comprimento de onda correspon-dente ao violeta ( 3,9 x 10-7 m) e cuja potência é de 15 Watts. O estudante deve realizar uma experiência sobre o efeito fotoelétrico. Inicialmente, ele ilumina uma placa de lítio metálico com a lâmpada de 150 W e, em seguida, ilumina a mesma placa com a lâmpada de 15 W. A freqüência-limite do lítio metálico é aproximadamente 6,0 x 1014 Hz.

Em relação à descrição apresentada, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Ao iluminar a placa de lítio com a lâmpada de 15W, elétrons são ejetados da superfície metáli-ca.

02. Como a lâmpada de luz vermelha tem maior po-tência, os elétrons serão ejetados da superfície metálica, ao iluminarmos a placa de lítio com a lâmpada de 150 W.

04. A energia cinética dos elétrons, ejetados da pla-ca de lítio, é diretamente proporcional à freqüên-cia da luz incidente.

08. Quanto maior o comprimento de onda da luz utilizada, maior a energia cinética dos elétrons ejetados da superfície metálica.

16. Se o estudante iluminasse a superfície de lítio metálico com uma lâmpada de 5 W de luz monocromática, com comprimento de onda de 4,6 x 10-7 m (luz azul), os elétrons seriam ejetados da superfície metálica do lítio.

32. Se o estudante utilizasse uma lâmpada de luz violeta de 60 W, a quantidade de elétrons ejetados da superfície do lítio seria quatro vezes maior que a obtida com a lâmpada de 15 W.

64. A energia cinética dos elétrons ejetados, obtida com a lâmpada de luz vermelha de 150 W, é dez vezes maior que a obtida com a lâmpada de luz violeta de 15 W.

Gabarito: 53 (01+ 04 + 16 + 32) Número de acertos: 51 (0,59%) Grau de dificuldade previsto: DifícilGrau de dificuldade obtido: Difícil

133

OBJETIVO DA QUESTÃO: Aplicar os conhecimentos sobre as propriedades do efeito fotoelétrico.

SOLUÇÃO:01. Correta. Como a freqüência-limite do lítio

metálico é de 6,0 x 1014 Hz, o comprimento de onda correspondente máximo é 5 x 10-7 m. Assim, luz violeta (3,9 x 10-7 m) é capaz de ejetar elétrons da superfície do lítio.

02. Incorreta. Neste caso temos 6,2 x 10-7 m, o que está acima do comprimento de onda máximo para que haja emissão de elétrons.

04. Correta. Lei do efeito fotoelétrico. 08. Incorreta. Contradiz a lei do efeito fotoelétrico.16. Correta. Como o comprimento de onda está

abaixo do limiar, que é 5 x 10-7 m, teremos a emissão de elétrons.

32. Correta. A energia dos elétrons seria a mesma, mas a fotocorrente seria quatro vezes mais intensa.

64. Incorreta. Não ocorre a emissão de elétrons com luz vermelha (comprimento de onda acima do limiar para o caso do lítio).


A questão abordou um tópico de física moderna, isto é, o efeito fotoelétrico, considerando a incidência de luz de comprimentos de onda diferentes sobre uma superfície de lítio metálico, tendo as fontes intensidades diferentes. Em se tratando de Física Moderna, conteúdo do final dos programas de ensino de Física no Ensino Médio, previu-se que a questão deveria apresentar-se difícil para os candidatos. Mesmo com esta expectativa, surpreendeu o alto grau de espalhamento nas respostas, bem como o percentual extremamente baixo de acertos totais (somente 0,59% de acertos totais). Com relação aos acertos parciais, observamos que a maior freqüência (5,32%) corresponde à resposta 12, considerando corretas as proposições 04 e 08 e, aparentemente, desconhecendo a relação entre freqüência e comprimento de onda. Um segundo conjunto de candidatos (4,0%) assinalou as proposições 02 e 08 (ambas erradas), demonstrando, também, desconhecimento do assunto. Um terceiro grupo (3,76%) considerou verdadeiras apenas as proposições 04 e 32, demonstrando algum conhecimento sobre o efeito fotoelétrico, assim como os que consideraram somente a proposição 04 como correta (2,90%), e os que assinalaram as proposições 01 e 04 como sendo as únicas corretas (2,95%). Por outro lado, um grupo de 2,33% dos candidatos assinalou as proposições 01, 04 e 16 como corretas, identificando assim que as energias dos elétrons liberados dependem da freqüência da luz incidente, mas não tendo clareza de que a intensidade da corrente obtida, depende da intensidade da fonte luminosa. Diante desses resultados, fica claro que a questão se apresentou difícil para os candidatos e temos razões para acreditar que os tópicos de Física Moderna são abordados com pouca profundidade no ensino médio, principalmente por se situarem no final do programa de ensino da disciplina, por uma questão de pré-requisito. A partir da análise efetuada sobre os

resultados desta e das demais questões da Prova de Física, concluímos que isto só será possível com uma melhor preparação dos candidatos, e com a elevação do número de aulas-hora dedicadas ao ensino de Física no Ensino Médio. Consideramos muito difícil ministrar um curso de Física, em nível de Ensino Médio, com a abrangência e a profundidade que alguns temas requerem, com uma carga horária menor do que 4 (quatro) horas-aula semanais.

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FÍSICA - UFSC · Web view02. Incorreta. A carga inicial da esfera 1 é distribuída entre as duas esferas, as quais terão cargas diferentes, pois seus raios não são iguais. 04