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UFRGS 2004

RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA Prof. Giovane Irribarem de Mello

Prof. Giovane Irribarem de Mello [email protected]

UFRGS 2004 FÍSICA 1

1. Um automóvel que trafega com velocidade constante de 10 m/s, em uma pista reta e horizontal, passa a acele- rar uniformemente à razão de 60 m/s em cada minuto, man-tendo essa aceleração durante meio minuto. A velocidade instantânea do automóvel, ao final desse intervalo de tem-po, e sua velocidade média, no mesmo intervalo de tempo, são, respectivamente, (A) 30 m/s e 15 m/s. (B) 30 m/s e 20 m/s. (C) 20 m/s e 15 m/s. (D) 40 m/s e 20 m/s. (E) 40 m/s e 25 m/s. 2. Um projétil de brinquedo é arremessado verticalmente para cima, da beira da sacada de um prédio, com uma ve-locidade inicial de 10 m/s. O projétil sobe livremente e, ao cair, atinge a calçada do prédio com uma velocidade de módulo igual a 30 m/s. Indique quanto tempo o projétil per- maneceu no ar, supondo o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e desprezando os efeitos de atrito sobre o movimento do projétil. (A) 1 s (B) 2 s (C) 3 s (D) 4 s (E) 5 s 3. Para um observador inercial, um corpo que parte do re-pouso, sob ação exclusiva de uma força F constante, ad-quire a velocidade v de módulo 5 m/s após certo intervalo de tempo. Qual seria, para o mesmo observador, o módulo da velocidade adquirida pelo corpo, após o mesmo inter-valo de tempo, supondo que ele já tivesse inicialmente a velocidade v e que a força exercida sobre ele fosse 4F? (A) 1,50 m/s. (B) 20 m/s. (C) 25 m/s. (D) 40 m/s. (E) 80 m/s. 4. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Na sua queda em direção ao solo, uma gota de chuva so-fre o efeito da resistência do ar. Essa força de atrito é con-trária ao movimento e aumenta com a velocidade da gota. No trecho inicial da queda, quando a velocidade da gota é pequena e a resistência do ar também, a gota está ani-mada de um movimento ............... . Em um instante poste-rior, a resultante das forças exercidas sobre a gota torna-se nula. Esse equilíbrio de forças ocorre quando a veloci-dade da gota atinge o valor que torna a força de resistên-cia do ar igual, em módulo, ............ da gota. A partir desse instante, a gota ................ . (A) acelerado – ao peso – cai com velocidade constante (B) uniforme – à aceleração – cai com velocidade decres-cente (C) acelerado – ao peso – pára de cair (D) uniforme – à aceleração – pára de cair (E) uniforme – ao peso – cai com velocidade decrescente

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 1: Dados: vo = 10 m/s; a = 60 m/s/min; ∆t = 1⁄2 min. Agora calculamos a velocidade instantânea e a média. Usando a fórmula da aceleração podemos determinar a velocidade instantânea.

a = Δv

Δt→ 60 = v −10

12

→ 60. 12= v −10→ v = 40m / s

A velocidade média é dada por:

vm =

v + vo

2= 40 +10

2= 25m / s

Portanto letra “E”! RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2: Vamos resolver a questão em duas partes: subida e descida. Na subida adotamos um referencial para cima e com isso o “g” valor negativo e no ponto mais alto a velocidade vale zero!

g = Δv

Δt→ −10 = 0 −10

Δt→ Δt = −10

−10= 1s

Na descida tomando o referencial para baixo o ‘g” tem valor positivo e a velocidade inicial de queda é zero!

g = Δv

Δt→10 = 30 − 0

Δt→ Δt = 30

10= 3s

Com esses resultados podemos soma-los para determi-narmos o tempo de permanência no ar, obtendo 4s. Portanto resposta letra “D”! RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3: Sabemos que pela 2a Lei de Newton (FR = m.a) que a ace-leração de um corpo é proporcional à força resultante que atua nele. Também sabemos que pela fórmula da acelera-ção (veja questão 1), que a variação de velocidade sofrida por um objeto é diretamente proporcional à aceleração. Observe que quando aplicamos uma força F o corpo é acelerado (possui uma aceleração a) e sua velocidade varia de 0 a 5m/s, ou seja, variou 5m/s. Observe que numa outra situação a força seria 4F (4 vezes maior) a acelera-ção seria também 4a (4 vezes maior) e isto acarretaria uma variação na velocidade quatro vezes maior, ou seja, se antes havia variado 5m/s, agora a variação seria 20m/s. Mas existe um detalhe importante, a velocidade inicial nessa segunda situação não é nula e sim 5m/s, então para determiner a velocidade atingida temos: Δv = vf – v0 → 20 = vf - 5 → vf = 25m/s Resposta letra”C”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4: Como a força de atrito no início é muito pequena, a gota está sob a ação praticamente da força peso e sendo ela maior que a força de atrito temos uma força resultante di- recionada para baixo, provocando uma aceleração na gota. No instante em que a resultante se torna zero, isso significa que a força de atrito tem um valor idêntico em mó- dulo ao da força que puxa a gota para baixo, a força PE- SO. Então a gota que já estava em movimento de queda, continuará em movimento, porém não mais acelerado e sim uniforme com velocidade constante. Resposta letra “A”!



5. Para um observador O, um disco metálico de raio r gira em movimento uniforme em torno de seu próprio eixo, que permanece em repouso. Considere as seguintes afirmações sobre o movimento do disco. I - O módulo v da velocidade linear é o mesmo para todos os pontos do disco, com exceção do seu centro. II - O módulo e da velocidade angular é o mesmo para to-dos os pontos do disco, com exceção do seu centro. III - Durante uma volta completa, qualquer ponto da perife-ria do disco percorre uma distância igual a 2πr. Quais estão corretas do ponto de vista do observador O? (A) Apenas II. (B) Apenas III. (C) Apenas I e II. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III. 6. Um observador, situado em um sistema de referência inercial, constata que um corpo de massa igual a 2 kg, que se move com velocidade constante de 15 m/s no sentido positivo do eixo x, recebe um impulso de 40 N.s em senti-do oposto ao de sua velocidade. Para esse observador, com que velocidade, especificada em módulo e sentido, o corpo se move imediatamente após o impulso? (A) -35 m/s. (B) 35 m/s. (C) -10 m/s. (D) -5 m/s. (E) 5 m/s. 7. Um menino desce a rampa de acesso a um terraço di-rigindo um carrinho de lomba. A massa do sistema meni-no-carrinho é igual a 80 kg. Utilizando o freio, o menino mantém, enquanto desce, a energia cinética do sistema constante e igual a 160 J. O desnível entre o início e o fim da rampa é de 8 m. Qual é o trabalho que as forças de atrito exercidas sobre o sistema realizam durante a desci-da da rampa? (Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2). (A) -6.560 J. (B) -6.400 J. (C) -5.840 J. (D) -800 J. (E) -640 J. 8. Um sistema de massas, que se encontra sob a ação da gravidade terrestre, é formado por duas esferas homogê-neas, X e Y, cujos centros estão afastados 0,8 m um do outro. A esfera X tem massa de 5 kg, e a esfera Y tem massa de 3 kg. A que distância do centro da esfera X se localiza o centro de gravidade do sistema? (A) A 0,2 m. (B) A 0,3 m. (C) A 0,4 m. (D) A 0,5 rn. (E) A 0,6 m.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5: Como sabemos que temos um problema sobre M.C.U., já podemos eliminar a primeira afirmação, pois sabemos que a velocidade linear é dada por:

v = 2πR

T

Como sabemos que todos os pontos do disco completam uma volta no mesmo tempo, vemos que a velocidade depende do raio, ou seja, da distância de cada ponto ao centro. Como pontos da periferia estariam mais distantes, teriam uma velocidade maior. Então podemos dizer que a primeira afirmativa está errada. No caso da velocidade angular ela é dada por:

ω = 2π

T

Observe que ela não depende do raio e sim apenas do tempo que os pontos levam para completar uma volta. Isso indica que a velocidade angular para qualquer ponto do disco é a mesma (tirando o centro, onde a velocidade é nula) para este observador. Portanto afirmativa certa. A terceira afirmativa está certa, pois a distância percorrida pelos pontos é o perímetro da circunferência, ou seja, 2.π.r e a resposta certa é a “D”! RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6: Como neste problema vemos que um corpo recebe um impulso e este provoca uma variação em sua velocidade, podemos então usar o Teorema do Impulso: I = ∆Q onde “Q”é a quantidade de movimento. Observe também que o impulso é contrário ao movimento e por isso tem um valor negativo para fim de nossos cálculos. -40 = Q – Q0 ⇔ -40 = m.v – m.v0 ⇔ -40 = 2.v – 2.15 ⇔ -40 = 2.v – 30 ⇔ 30 – 40 = 2.v ⇔ 2.v = -10 ⇔ v = -5m/s Resposta letra “D”! RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7: O trabalho da força de atrito pode ser determinado usando o Teorema Trabalho – Energia.

W = ∆EM Como a energia mecânica é a soma da energia cinética e potencial e tomaremos dois pontos, A no alto da rampa e B no ponto mais baixo de altura h = 0, então teremos: W = EMB – EMA W = ECB + EPgB – (ECA + EPGA) Obs.: ECA = ECB W = 160 + 0 – (160 + m.g.h) W = -80.10.8 = -6400 J Resposta letra “B”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8: Para localizar a posição do centro de massa em relação à esfera X, vamos adota-la como ponto de posição origem (x1 = 0). Para determinar essa posição usamos a relação:

xcg =

m1.x1 +m2.x2

m1 +m2

sendo que a posição da esfera Y é x2 = 0,8 m.

xcg =

5.0 + 3.0,85 + 3

= 2,48

= 0,3m

Resposta letra “B”.



9. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. A relação que deve existir entre o módulo v da velocidade linear de um satélite artificial em órbita circular ao redor da Terra e o raio r dessa órbita é

rGMv = ,

onde G é a constante de gravitação universal e M a massa da Terra. Conclui-se dessa relação que v .......... da massa do satélite, e que, para aumentar a altitude da órbita, é necessário que v ................ . (A) não depende – permaneça o mesmo (B) não depende – aumente (C) depende – aumente (D) não depende – diminua (E) depende – diminua 10. Um copo de plástico contendo um lastro de areia é posto a flutuar em um recipiente com água que, do ponto de vista de um observador inercial O, se encontra em re-pouso. A seguir, o copo é pressionado levemente para bai-xo por uma força adicional F, que se mantém aplicada so-bre ele. Sob a ação dessa força adicional, o copo afunda mais um pouco, porém continua a flutuar em repouso na água. A respeito da mudança para essa nova situação, são fei-tas as seguintes afirmações. I - O volume de água deslocado pelo copo aumenta. II - A força de empuxo sobre o copo aumenta. III - A força de empuxo sobre o copo torna-se igual, em módulo, à força adicional F aplicada sobre ele. Quais estão corretas do ponto de vista do observador O? (A) Apenas I. (B) Apenas III. (C) Apenas I e II. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9: Como a relação mostra, a massa do satélite não aparece nela, então a velocidade do satélite não depende dela. Na segunda lacuna, basta observar que a velocidade é inver-samente proporcional com a raiz quadrada do raio, ou se-ja, se o raio aumentar a velocidade deve diminuir. Resposta letra “D”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10: A primeira afirmativa está correta, pois quando empur- ramos o copo para o fundo, aumenta o volume do copo submerso deslocando mais água. A segunda também está correta, pois a medida que o corpo é empurrado para o fundo, aumenta o volume de líquido deslocado, e o empu-xo é diretamente proporcional ao volume de líquido deslo-cado pelo corpo. A última afirmativa está errada, pois exis-tem três forças atuando no corpo, a força peso, que apon-ta para baixo, a força F que também aponta para baixo e a força de empuxo que aponta para cima, daí podemos equacionar as forças segundo os seus vetores:

E = P + F

Portanto a força de empuxo não poderá se tornar igual a força F. Resposta letra “C”.



11. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Quando um corpo mais quente entra em contato com um corpo mais frio, depois de certo tempo ambos atingem a mesma temperatura. O que será que “passa” de um corpo para o outro quando eles estão a diferentes temperaturas? Será que é transferida a própria temperatura? Em 1770, o cientista britânico Joseph Black obteve res-postas para essas questões. Ele mostrou que, quando misturamos partes iguais de um líquido (leite, por exem-plo) a temperaturas iniciais diferentes, as temperaturas de ambas as partes ................. significativamente; no entanto, se derramarmos um copo de leite morno num balde cheio de água a 0 oC e com vários cubos de gelo fundente, e isolarmos esse sistema como um todo, a temperatura do leite sofrerá uma mudança significativa, mas a temperatu-ra da mistura de água e gelo não. Com esse simples expe-rimento, fica confirmado que “aquilo” que é transferido neste processo ................... a temperatura. A fim de medir a temperatura da mistura de gelo e água, um termômetro, inicialmente à temperatura ambiente, é in-troduzido no sistema e entra em equilíbrio térmico com ele. Nesse caso, o termômetro ............... uma variação em sua própria temperatura. (A) mudam – não é – sofre (B) não mudam – é – sofre (C) mudam – não é – não sofre (D) mudam – e – não sofre (E) não mudam – é – não sofre 12. Uma determinada quantidade de calor é fornecida a uma amostra formada por um bloco de 1 kg de gelo, que se encontra inicialmente a -50 oC, até que toda a água ob-tida do gelo seja completamente vaporizada. O gráfico abaixo representa a variação de temperatura da amostra e a quantidade mínima de calor necessária para completar cada uma das transformações sofridas pela amostra.

Nos estágios de fusão e de vaporização registrados no gráfico, quais são, respectivamente, o calor latente de fu-são do gelo e o calor latente de vaporização da água, ex-pressos em J/g? (A) 105 e 335. (B) 105 e 420. (C) 105 e 2.360. (D) 335 e 420. (E) 335 e 2.360.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11: Ao misturamos duas quantidades iguais de uma mesma substância a temperaturas diferentes, a temperatura de equilíbrio se dará no valor médio entre as duas, ou seja, muda significativamente. Quando corpos a temperatura diferentes são colocados em contato, não é a temperatura que flui de um corpo para o outro e sim, o calor. O termômetro que estava à tem-peratura ambiente quando colocado na mistura de gelo e água troca calor com a mistura fazendo sua temperatura sofrer uma variação até atingir o equilíbrio térmico. Resposta letra “A”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12: Para determinar o calor de fusão e de vaporização basta usar a relação:

Q = m.L Para saber as quantidades de calor fornecida para as res-pectivas mudanças de estado, basta observar o gráfico. Vamos determinar o calor de fusão do gelo. Observe que foram transferido 335 kJ de calor para o gelo derreter. A massa de gelo é 1kg.

335x103 = 1x103.LF ⇔ LF = 335J/g

Agora vamos determinar o calor latente de vaporização.

2360x103 = 1x103.LV ⇔ LV = 2360J/g Resposta letra “E”.



13. Na figura abaixo estão representados dois balões de vidro, A e B, com capacidades de 3 litros e de 1 litro, res-pectivamente. Os balões estão conectados entre si por um tubo fino munido da torneira T, que se encontra fechada. O balão A contém hidrogênio à pressão de 1,6 atmosfera. O balão B foi completamente esvaziado. Abre-se, então, a torneira T, pondo os balões em comunicação, e faz-se também com que a temperatura dos balões e do gás retor-ne ao seu valor inicial. (Considere 1 atm igual a 105 N/m2.)

Qual é, em N/m2, o valor aproximado da pressão a que fi-ca submetido o hidrogênio? (A) 4,0 x 104. (B) 8,0 x 104. (C) 1,2 x 105. (D) 1,6 x 105. (E) 4,8 x 105. 14. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Os estudos dos aspectos quantitativos referentes aos pro-cessos de propagação do calor por condução foram inicia-dos no século XVIII. No entanto, somente a partir do sécu-lo XIX foram desenvolvidos estudos sobre a propagação do calor por ..............., justamente pelo caráter ondulatório dessa propagação. Isso se explica pelo fato de que, nesse século, várias descobertas foram feitas sobre os fenôme-nos ondulatórios observados no caso .................., as quais levaram à confirmação da teoria ondulatória de Huygens e ao abandono da teoria corpuscular de Newton. (A) radiação — da luz (B) convecção — da luz (C) condensação — do som (D) radiação — do som (E) convecção — do som

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13: Observe que a primeira coisa a ser feita é a conversão da pressão. Use uma simples regra de três.

1,6 atm = 1,6x105 N/m2

Note que a temperatura acabou retornando ao seu valor inicial. Podemos presumir que o gás sofreu uma transfor-mação isotérmica. Usando a Lei geral dos Gases, pode-mos determinar a pressão final.

p1.V1 = p2.V2 →1,6x105.3 = p2.4→ 4,8x105 = p2.4

p2 =4,84

x105 = 1,2x105N / m2

Resposta Letra “C". RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14: Como no texto foi mencionado o caráter ondulatório, podemos dizer que o processo a qual se refere é por radiação, pois nele o calor se propaga através de uma onda. Na segunda lacuna o autor refere-se a luz, pois nesta época Newton acreditava que a luz poderia se comportar como um corpúsculo e Huygens como uma onda. Resposta letra “A”.



15. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Duas cascas esféricas finas, de alumínio, de mesmo raio R, que estão a uma distância de 100R uma da outra, são eletrizadas com cargas de mesmo valor, Q, e de mesmo sinal. Nessa situação, o módulo da força eletrostática

entre as cascas é ....................... 2

2

R000.10Qk , onde k é a

constante eletrostática. A seguir, as cascas são aproxima-das até atingirem a configuração final representada na figura abaixo.

Nessa nova situação, o módulo da força eletrostática entre

as cascas é ......................... 2

2

R9Qk

(A) igual a – menor do que (B) igual a – igual a (C) igual a – maior do que (D) maior do que – igual a (E) maior do que – menor do que 16. Duas cargas elétricas, A e B, sendo A de 2 µC e B de -4 µC, encontram-se em um campo elétrico uniforme. Qual das alternativas representa corretamente as forças exerci-das sobre as cargas A e B pelo campo elétrico? (A) (B) (C) (D) (E) 17. A figura abaixo representa a vista lateral de duas pla-cas metálicas quadradas que, em um ambiente desumidifi-cado, foram eletrizadas com cargas de mesmo valor e de sinais contrários. As placas estão separadas por uma dis-tância d = 0,02 m, que é muito menor do que o compri-mento de seus lados. Dessa forma, na região entre as pla-cas, existe um campo elétrico praticamente uniforme, cuja intensidade é aproximadamente igual a 5 x 103 N/C. Para se transferir uma carga elétrica positiva da placa negativa-mente carregada para a outra, é necessário realizar traba-lho contra o campo elétrico. Esse trabalho é função da di-ferença de potencial existente entre as placas.

Quais são, respectivamente, os valores aproximados da diferença de potencial entre as placas e do trabalho ne-cessário para transferir uma carga elétrica de 3 x 10-3 C da placa negativa para a positiva? (A) 15 V e 0,2 J. (B) 75 V e 0,2 J. (C) 75 V e 0,3 J. (D) 100V e 0,3 J. (E) 100 V e 0,4 J.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15: Como as cascas estão a grandes distâncias comparado com seus tamanhos, podemos aproximar as cascas como cargas puntuais e a força é igual a dada pela Lei de Cou- lomb, como mostra o texto. A seguir as duas cascas são aproximadas uma da outra ficando a uma distância entre seus centros de 3R. Um detalhe fornecido no início não pode passar despercebido, as cascas são feitas de alumínio, ou seja, sendo elas de metal pode ocorrer deslocamento de cargas em sua su- perfície. Como as cargas vão se mover para os extremos (força repulsiva entre as cargas) elas ficariam a uma distância superior a 3R, isso deixaria a força de interação entre elas menor que a dada no texto. Note que nesta situação as cargas não estão distribuídas homogeneamente sobre as superfícies das cascas. Resposta letra “A”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16: Observe que em um campo uniforme uma carga de sinal positivo não se desloca no mesmo sentido da carga negativa. A força que atua nelas possui sentidos opostos. Já a intensidade da força é dada pela relação:

F = q.E

E portanto, a força é diretamente proporcional ao valor da carga, ou seja, a carga B possui uma quantidade de carga maior do que a carga A, e portanto, atua nela uma força maior. Resposta letra “B”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17: Para determinar o potencial entre as placas basta usar a relação:

U = E.d onde “E “é o valor do campo elétrico e “d” a distância entre as placas.

U = 5x103.0,02 = 100 V

Para determinar o trabalho basta saber o valor da carga que se desloca e a diferença de potencial entre ambas. W = q.∆U = 3x10-3.100 = 0,3 J Resposta letra “D”.



18. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. As correntes elétricas em dois fios condutores variam em função do tempo de acordo com o gráfico mostrado abai-xo, onde os fios estão identificados pelos algarismos 1 e 2.

No intervalo de tempo entre zero e 0,6 s, a quantidade de carga elétrica que atravessa uma seção transversal do fio é maior para o fio ..... do que para o outro fio; no intervalo entre 0,6 s e 1,0 s, ela é maior para o fio ........ do que para o outro fio; e no intervalo entre zero e 1,0 s, ela é maior para o fio ............ do que para o outro fio. (A) 1 — 1 — 2 (B) 1 — 2 — 1 (C) 2 — 1 — 1 (D) 2 — 1 — 2 (E) 2 — 2 — 1 19. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Um galvanômetro é um aparelho delicado e sensível ca-paz de medir uma corrente elétrica contínua, I, muito pe-quena, da ordem de alguns microampères ou, quando muito, miliampères. Para medir correntes elétricas maiores do que essas, usa-se um amperímetro, que é um galva-nômetro modificado da maneira representada na figura abaixo.

Constrói-se um amperímetro a partir de um galvanômetro, ligando-se a resistência interna RG do galvanômetro em paralelo com uma resistência RS, chamada de shunt (pala-vra inglesa que significa desvio). Assim, para se obter um amperímetro cuja “corrente de fundo de escala” seja 10 vezes maior do que a do galvanômetro usado, .............. da corrente elétrica I deverá passar pelo galvanômetro, e o valor de RS deverá ser ..................... do que o valor de RG. (Dado: A “corrente de fundo de escala” é o valor máximo de corrente elétrica que o amperímetro ou o galvanômetro podem medir.) (A) 1/9 — 9 vezes menor (B) 1/10 — 9 vezes menor (C) 1/10 — 10 vezes maior (D) 9/10 — 9 vezes maior (E) 9/10 — 10 vezes maior

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18: Neste problema basta lembrar que a área do gráfico i x t fornece a quantidade de carga elétrica, ou seja, quanto maior a área, maior a quantidade de carga. No intervalo de 0 a 0,6 s a quantidade de carga é maior para o fio 2 pois a área á maior. Já no intervalo de 0,6 a 1,0 s a quantidade de carga é maior para o fio 1, pois a área abaixo do gráfico do fio 1 é maior que do fio 2. No intervalo de 0 a 1,0 s a área maior é a do fio 2. Resposta letra “D”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19: Observe o esquema do circuito, ele mostra duas resistên- cias em paralelo. Note que com o próprio texto diz, no gal-vanômetro a corrente é pequena o que podemos imaginar se desejamos um amperímetro com fundo de escala me-dindo uma corrente 10 vezes maior que no galvanômetro a corrente no galvanômetro é 1/10 da corrente principal. Já a relação entre as resistências devemos partir da defi-nição básica de um circuito paralelo, onde a tensão é a mesma para ambos os resistores.

U = US → I.R = IG.RG → I.RG.RS

RG +RS

⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟= IG.RG

I.RG.RS

RG +RS

⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟= I

10.RG →

RG.RS

RG +RS

=RG

10

RS

RG +RS

= 110

→10.RS = RG +RS → 9.RS = RG

RS =RS

9 Resposta letra “B”. Comentário: Lembre-se de que “I” é a corrente total, ou seja a soma de IS + IG. Na resolução foi feita a seguinte substituição: IG = I/10 Esta substituição vai de encontro com o que o problema pedia, a corrente no galvanômetro deve ser 10 vezes menor do que a corrente I.



20. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. A figura abaixo representa dois fios metálicos paralelos, A e B, próximos um do outro, que são percorridos por cor-rentes elétricas de mesmo sentido e de intensidades iguais a I e 2I, respectivamente. A força que o fio A exerce sobre o fio B é ................., e sua intensidade é ................. intensidade da força exercida pelo fio B sobre o fio A.

(A) repulsiva — duas vezes maior do que a (B) repulsiva — igual à (C) atrativa — duas vezes menor do que a (D) atrativa — duas vezes maior do que a (E) atrativa — igual à 21. Um ímã, em formato de pastilha, está apoiado sobre a superfície horizontal de uma mesa. Uma espira circular, feita de um determinado material sólido, é mantida em re-pouso, horizontalmente, a uma certa altura acima de um dos pólos do ímã, como indica a figura abaixo, onde estão representadas as linhas do campo magnético do ímã. Ao ser solta, a espira caí devido à ação da gravidade, em mo-vimento de translação, indo ocupar, num instante poste-rior, a posição representada pelo círculo tracejado.

Examine as afirmações abaixo, relativas à força magnética F exercida pelo ímã sobre a espira durante sua queda. I - Se a espira for de cobre, a força F será orientada de baixo para cima. II - Se a espira for de alumínio, a força F será orientada de cima para baixo. III - Se a espira for de plástico, a força F será orientada de cima para baixo. Quais estão corretas? (A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas I e III. (E) Apenas II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23: Quando temos correntes que percorrem fios paralelos com mesmo sentido, aparece uma força atrativa. A intensidade da força que o fio A exerce sobre o fio B tem igual inten-sidade, de acordo com a 3a Lei de Newton. Resposta letra “E”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21: A primeira afirmativa está certa, pois a medida em que ela avança em direção ao ímã varia o fluxo magnético, geran- do uma corrente induzida e por sua vez um pólo magnéti- co que tende a repelir o ímã de baixo, daí a força sobre a espira de cobre ser orientada para cima. A segunda afir-mativa está errada, devido a espira ser também de metal e provocar o mesmo efeito da situação anterior. A terceira está errada, pois em uma espira de plástico não vai apa-recer uma corrente induzida e portanto não terá força en-tre a espira de plástico e o ímã. Resposta letra “A”.



22. A figura abaixo representa seis pêndulos simples, que estão oscilando num mesmo local.

O pêndulo P executa uma oscilação completa em 2s. Qual dos outros pêndulos executa uma oscilação completa em 1s? (A) I. (B) II. (C) III. (D) IV. (E) V. 23. À temperatura de 0 oC, a velocidade (V0) de propaga-ção do som no ar seco é de 330 m/s. Sabe-se que a velo-cidade (V) de propagação do som no ar depende da tem-peratura e que ela sofre um acréscimo linear médio de 0,59 m/s para cada aumento de 1 oC. Assinale o gráfico que melhor representa a variação do quociente V/V0 em função da temperatura.

24. Considere as seguintes afirmações sobre emissão de ondas eletromagnéticas. I - Ela ocorre na transmissão de sinais pelas antenas das estações de rádio, de televisão e de telefonia. II - Ela ocorre em corpos cuja temperatura é muito alta, co-mo o Sol, o ferro em estado líquido e os filamentos de lâmpadas incandescentes. III - Ela ocorre nos corpos que se encontram à temperatu-ra ambiente. Quais estão corretas? (A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas I e II. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22: O período de um pêndulo simples é dado por:

T = 2.π ℓ

g Usando os dados da questão obtemos o resultado abaixo:

2 = 2π 100

g→12 = π 100

g

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

2

→1= π2.100g

→ π2

g= 1

100

Agora podemos calcular o comprimento do pêndulo para uma oscilação completa de 1s.

1= 2π ℓg→ 1

2⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

2

= π ℓg

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

2

→ 14= π2 ℓ

g→ 1

4= π2

gℓ

14= 1

100ℓ→ ℓ = 100

4= 25cm

Observação: O resultado de π2/g obtido na primeira etapa foi usado na segunda porque não nos foi fornecido os va-lores de ambos. Resposta letra “E”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23: Observe que no eixo das ordenadas temos V/V0, e que a temperatura a qual todos os gráficos iniciam é em 0o C, a partir daí podemos já eliminar alguns gráficos. Em 0o C a velocidade do som vale 330m/s, então fazendo V/V0 esta razão vai dar 1. Então nosso gráfico deve começar do ponto 1. Com essa informação podemos eliminar três gráficos o B, C e E. Para saber se o gráfico correto é o A ou D, deve-mos saber qual a razão entre V e V0 quando a temperatura vale 40o C. Como a temperatura subiu para 40o C, a velocidade do som ganhou um acréscimo de:

40x0,59 = 23,6 m/s

ou seja, em 40o C a velocidade do som vale:

V = 330 + 23,6 = 353,6 m/s Fazendo a razão V/V0 temos:

VV0

= 353,6330

= 1,07

Portanto o gráfico que corresponde a essa informação é o da letra “A”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24: A primeira afirmação está correta, pois através do movimento de cargas nas antenas é que geramos ondas ele- tromagnéticas. A segunda afirmativa também está correta, pois nestes casos à emissão de luz que é uma onda eletromagnética. A terceira está correta, pois todos os corpos emitem infra vermelho que também é uma onda eletromagnética, mesmo estando eles à temperatura ambiente. Resposta letra “E”.



25. A figura abaixo representa as secções E e E’ de dois espelhos planos. O raio de luz I incide obliquamente no espelho E, formando um ângulo de 30o com a normal N a ele, e o raio refletido R incide perpendicularmente no es-pelho E’.

Que ângulo formam entre si as secções E e E’ dos dois espelhos? (A) 15o. (B) 30o. (C) 45o. (D) 60o. (E) 75o. 26. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Na figura abaixo, E representa um espelho esférico, a seta O representa um objeto real colocado diante do espelho e r indica a trajetória de um dos infinitos raios de luz que atingem o espelho, provenientes do objeto. Os números na figura representam pontos sobre o eixo ótico do espe-lho.

Analisando a figura, conclui-se que E é um espelho ........... e que o ponto identificado pelo número .......... está situado no plano focal do espelho. (A) côncavo — 1 (B) côncavo — 2 (C) côncavo — 3 (D) convexo — 1 (E) convexo — 3

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25: Usando as leis de reflexão e lembrando de que a soma dos ângulos internos de um triangulo é 180o, podemos resolver este problema.

Note que o raio “I” incidente tem um ângulo com a normal do espelho inferior de 30o e consequentemente seu ângulo refletido também mede 30o. Note que foi colocado um ân-gulo de 60o na parte superior do triângulo em função da soma dos ângulos internos do triângulo e com isso o ângu-lo da segunda normal do espelho superior é 30o que é exatamente o quanto o espelho superior fio girado. Resposta letra “B”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 26: Observando o raio de luz que incide no espelho, vemos que ele diverge ao refletir, um comportamento típico de um espelho convexo.

Já o plano focal está situado no ponto 3, pois todo raio de luz paralelo ao eixo tem seu prolongamento passando pelo foco, no caso do espelho convexo o foco se encontra atrás do espelho. Resposta letra “E”.



27. Na figura abaixo, L representa uma lente esférica de vidro, imersa no ar, e a seta O um objeto real colocado diante da lente. Os segmentos de reta r1 e r2 representam dois dos infinitos raios de luz que atingem a lente, prove-nientes do objeto. Os pontos sobre o eixo ótico represen-tam os focos F e F’ da lente.

Qual das alternativas indica um segmento de reta que re-presenta a direção do raio r2 após ser refratado na lente? (A) PA. (B) PB. (C) PC. (D) PD. (E) PE. 28. A intensidade luminosa é a quantidade de energia que a luz transporta por unidade de área transversal à sua di-reção de propagação e por unidade de tempo. De acordo com Einstein, a luz é constituída por partículas, denomina-das fótons, cuja energia é proporcional à sua frequência. Luz monocromática com frequência de 6 x 1014 Hz e inten-sidade de 0,2 J/m2.s incide perpendicularmente sobre uma superfície de área igual a 1 cm2. Qual o número aproxima-do de fótons que atinge a superfície em um intervalo de tempo de 1 segundo? (Constante de Planck: h = 6,63 x 10-34 J.s) (A) 3 x 1011. (B) 8 x 1012. (C) 5 x 1013. (D) 4 x 1013. (E) 6 x 1015. 29. Um átomo de hidrogênio tem sua energia quantizada em níveis de energia (En), cujo valor genérico é dado pela expressão Em = E0 /n2, sendo n igual a 1, 2, 3, ... e E0 igual à energia do estado fundamental (que corresponde a n = 1). Supondo-se que o átomo passe do estado fundamental para o terceiro nível excitado (n = 4), a energia do fóton necessário para provocar essa transição é

(A) 0E161 . (B) 0E4

1 .

(C) 0E21 . (D) 0E16

15

(E) 0E1617 .

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 27: Note que o raio r2 está direcionado para o foco e pelo comportamento do raio r1 podemos dizer que a lente é diver- gente, e portanto, o raio r2 não vai passar pelo foco mas deve sair paralelo ao eixo. Observe a figura abaixo:

Portanto o raio refratado pela lente forma o segmento PC. Resposta letra “C”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 28: Para resolver esta questão temos que lembrar da energia transportada por um fóton: E = n.h.f Lembre-se de quando temos um fóton o “n” vale 1, ou se-ja, “n” é o número de fótons. Não podemos esquecer que a area deve estar em m2: 1 cm2 = 1x10-4 m2 Usando a equação da intensidade luminosa podemos de-terminar o número de fótons.

I= EA.t

→ I= n.h.fA.t

→ 0,2 = n.6,63x10−34.6x1014

1x10−4.1

n = 2x10−1x10−4

6,63.6x10−20 = 10−5

20x10−20 ≅ 5x1013 fótons

Resposta letra “C”. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 29: Para determinar a energia do fóton basta fazer a diferença de energia entre os níveis aos quais o elétron passa. Para saber a energia do terceiro nível (n = 4) basta aplicar a relação fornecida na questão.

E4 =

−E0

42 =−E0

16

Agora basta fazer a diferença entre os dois níveis:

EFóton = E4 −E0 =

−E0

16− (E0) =

−E0 +16E0

16=

15E0

16

Portanto resposta letra “D”.



30. Em um processo de transmutação natural, um núcleo radioativo de U-238, isótopo instável do urânio, se trans-forma em um núcleo de Th-234, isótopo do tório, através da reação nuclear

XThU 234

9023892 +→ .

Por sua vez, o núcleo-filho Th-234, que também é radio-ativo, transmuta-se em um núcleo do elemento protactínio, através da reação nuclear

YPaTh 23491

23490 +→

O X da primeira reação nuclear e o Y da segunda reação nuclear são, respectivamente, (A) uma partícula alfa e um fóton de raio gama. (B) uma partícula beta e um fóton de raio gama. (C) um fóton de raio gama e uma partícula alfa. (D) uma partícula beta e uma partícula beta. (E) uma partícula alfa e uma partícula beta.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 30: Observe que na transmutação o núcleo-filho Tório tem um número de massa que é 234, ou seja, o número de massa da partícula X é 4 e o número atômico do Tório é 90, portanto, o número atômico da partícula X é 2. Isto indica X ser uma partícula Alfa. No caso para a segunda reação, o Protactínio tem um número de massa igual ao núcleo-pai e o seu número atô- mico é 91, com isso o número atômico da partícula Y é -1 e ela não tem número atômico, indicando ser uma partícu-la Beta. Reposta letra “E”.

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