UFRGS 2017 RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA

Prof. Giovane Irribarem de Mello

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com1. Considere que uma pedra é lançada verticalmente para cima e atinge uma altura máxima H. Despreze a resis-tência do ar e considere um referencial com origem no solo e sentido positivo do eixo vertical orientado para cima. Assinale o gráfico que melhor representa o valor da aceleração sofrida pela pedra, desde o lançamento até o retorno ao ponto de

!

2. Um atleta, partindo do repouso, percorre 100 m em uma pista horizontal retilínea, em 10 s, e mantém a aceleração constante durante todo o percurso. Desprezando a resis-tência do ar, considere as afirmações abaixo, sobre esse movimento. I - O módulo de sua velocidade média é 36 km/h. II - O módulo de sua aceleração é 10 m/s2. Ill - O módulo de sua maior velocidade instantânea é 10 m/s.

Quais estão carretas?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas I e II. (E) I, II e III.

3. Aplica-se uma força de 20 N a um corpo de massa m. O corpo desloca-se em linha reta com velocidade que au-menta 10 m/s a cada 2s. Qual o valor, em kg, da massa m?

(A) 5. (B) 4. (C) 3. (D) 2. (E) 1.

RESOLUÇÃO DAS QUESTÃO 1. A aceleração a qual a pedra está submetida é a acelera-ção gravitacional (g), e como é desprezada a resistência do ar, essa aceleração é constante. Porém não podemos esquecer de que foi definido no enunciado um referencial. Este referencial tem seu eixo positivo voltado para cima a partir do solo, portanto, qualquer vetor orientado para cima terá um sinal positivo (+) para os valores dessa grandeza e se voltado para baixo negativo (-). Como a aceleração gravitacional é um vetor orientado para baixo então seu valor será negativo e constante como definido anterior-mente. Resposta letra C. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2. I - A afirmação está correta! Para determinar a velocidad média usamos a equação:

!

Para passar para km/h basta multiplicar o resultado por 3,6! Com isso obtemos a resposta 10x3,6 = 36 km/h. II - A afirmação está errada! Dados fornecidos: v0 = 0; Δt = 10 s e vm = 10 m/s. Vamos primeiro determinar a velocidade final (vf).

!

!

III - A afirmação está errada! O módulo da sua maior velocidade instantânea é a veloci-dade final determinada na afirmação II e que vale 20 m/s. Resposta letra A. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3. Para determinar a massa do corpo usamos a Segunda Lei de Newton FR = m.a, porém precisamos antes da acele-ração.Observe que no enunciado foi informada a variação da ve-locidade (Δv = 10m/s) e o intervalo de tempo (Δt = 2 s) em que ocorreu essa variação da velocidade.

!

Agora podemos calcular a massa do corpo. Como nos foi dado que apenas uma única força está sob a ação no corpo, esta força será a própria força resultante! FR = m.a 20 = m.5 m = 4 kg Resposta letra B.

vm = dΔt

= 10010

= 10m / s

vm =v0 + vf2

→10 =0 + vf2

→ vf = 20m / s

a = ΔvΔt

→ a =vf − v0Δt

→ a = 20 − 010

= 2m / s2

a = ΔvΔt

→ a = 102

→ a = 5m / s2

UFRGS 2017 ! FÍSICA2

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com4. Em voos horizontais de aeromodelos, o peso do modelo é equilibrado pela força de sustentação para cima, resul-tante da ação do ar sobre as suas asas. Um aeromodelo, preso a um fio, voa em um círculo hori-zontal de 6 m de raio, executando uma volta completa a cada 4 s. Sua velocidade angular, em rad/s, e sua aceleração centrí-peta, em m/s2, valem, respectivamente,

(A) 𝜋 e 6𝜋2. (B) 𝜋/2 e 3𝜋2/2. (C) 𝜋/2 e 𝜋2/4. (D) 𝜋/4 e 𝜋2/4. (E) 𝜋/4 e 𝜋2/16.

5. A figura abaixo representa dois planetas, de massas m1 e m2, cujos centros estão separados por uma distância D, muito maior que os raios dos planetas.

!

Sabendo que é nula a força gravitacional sobre uma terceira massa colocada no ponto P, a uma distância D/3 de m1, a razão m1/m2 entre as massas dos planetas é

(A) 1/4. (B) 1/3. (C) 1/2. (D) 2/3. (E) 3/2.

Instrução: O enunciado abaixo refere-se às questões 06 e 07. A figura (i) esquematiza a trajetória de duas partículas, l e 2, em rota de colisão inelástica, a ocorrer no ponto P; a figura (ii) representa cinco possibilidades de trajetória do centro de massa do sistema após a colisão.

!

As massas e módulos das velocidades das partículas 1 e 2 são, respectivamente, m e 2v0, e 2m e V0.

6. Na figura (ii), a trajetória que melhor descreve o movi-mento final é a de número

(A) I. (B) II. (C) III. (D) IV. (E) V.

7. Sendo a colisão perfeitamente inelástica, o módulo da velocidade final das partículas é

(A) 4v0senθ. (B) 4v0cosθ. (C) v0tanθ. (D) (4/3)v0senθ. (E) (4/3)v0cosθ.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4. Para determinar a velocidade angular usamos a equação:

!

Já a determinação da aceleração centrípeta nos obriga a determinar o valor da velocidade linear dada pela equa-ção: v = 𝛚.R = (𝜋/2).6 = 3𝜋 m/s

Com isso podemos determinar agora a aceleração centrípeta através da equação:

!

Resposta da letra B.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5. Para determinar a razão entre as massas vamos igualar os módulos das forças gravitacionais sobre o terceiro cor-po colocado em P, já que a resultante das forças exercidas pelos corpos 1 e 2 sobre o terceiro corpo é zero!

!

Resposta da letra A.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6. Para determinar a trajetória das partículas pós a colisão inelástica (os dois corpos saem juntos) temos que deter-minar a orientação do vetor quantidade de movimento após a colisão. Para isso devemos antes determinar também as quanti-dades de movimento de cada uma das partículas antes da colisão. Q1 = m1v1 = m.2v0 = 2mv0 Q2 = m2v2 = 2m.v0 = 2mv0 Observamos que os módulos das quantidades de movi-mento das duas partículas são iguais, isso indica que os vetores que tem a mesma orientação do vetor velocidade (por definição), terão o mesmo tamanho como mostrado na figura 1 abaixo!

! ! fig. 1 fig. 2 Já na figura 2 usando a regra do paralelogramo dos veto-res, encontramos a orientação do vetor resultante da quantidade de movimento ! após a colisão que está de acordo com o vetor III da figura (ii) do enunciado. Resposta letra C. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7. Para determinar a velocidade final das partículas temos que usar a Lei de Conservação da Quantidade de Movi-mento: Qantes = Qdepois Decompondo as duas quantidades de movimento das par-tículas 1 e 2 em relação à horizontal temos: Q1 = 2mv0.cos θ e Q2 = 2mv0.cos θ; Então teremos: Q1 + Q2 = Qf → 2mv0.cos θ + 2mv0.cos θ = (m1+m2).vf 4mv0.cos θ = (m+2m).vf → 4mv0.cos θ = 3m.vf vf = (4/3)mv0.cos θ Resposta letra E.

ω = 2πT

→ω = 2π4

→ω = π2rad / s

aC = v2

R→ aC =

3π( )26

→ aC = 3π2

2m / s2

F1,3 = F2,3 → Gm1.m3

d12 = G

m2.m3

d22 →

m1

D3( )2

=m2

2D3( )2

m1D2

9

=m24D2

9

→m1

m2

= 14

!Q1

!Q2

!Q1

!Q2

!Q

!Q

UFRGS 2017 ! FÍSICA3

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.comInstrução: O enunciado abaixo refere-se às questões 08 e 09. Uma partícula de 2 kg está inicialmente em repouso em x = 0 m. Sobre ela atua uma única força F que varia com a posição x, conforme mostra a figura abaixo.

�

8. Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a partícula desloca-se desde x = 0 m até x = 4 m?

(A) 24. (B) 12. (C) 6. (D) 3. (E) 0.

9. Os valores da energia cinética da partícula, em J, quan-do ela está em x = 2 m e em x = 4 m, são, respectiva-mente,

(A) 0 e 12. (B) 0 e 6. (C) 6 e 0. (D) 6 e 6. (E) 6 e 12.

10. A figura abaixo mostra um fluido incompressível que escoa com velocidade V1 através de um tubo horizontal de seção reta A1 e atravessa, com velocidade V2, um trecho estrangulado de seção reta A2 = A1/4.

�

Nessa situação, a razão entre os módulos das velocidades V2/V1 é

(A) 4. (B) 2. (C) 1. (D) 1/2. (E) 1/4.

11. Quando se fornece calor a uma substância, podem ocorrer diversas modificações decorrentes de proprieda-des térmicas da matéria e de processos que envolvem a energia térmica. Considere as afirmações abaixo, sobre processos que envolvem fornecimento de calor.

I - Todos os materiais, quando aquecidos, expandem-se. II - A temperatura de ebulição da água depende da pres-são. Ill - A quantidade de calor a ser fornecida, por unidade de massa, para manter o processo de ebulição de um líquido, é denominado calor latente de vaporização.

Quais estão carretas?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8. Para determinar o trabalho realizado sobre a partícula, apenas obtemos o valor da área do gráfico abaixo da reta que aparece no intervalo mencionado de 0 a 4m. Para determinar a área podemos calcular a área do triân-gulo usando a equação:

W = A = bxh/2 = 4x6/2 = 12J Resposta letra B. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9. Para determinar o valor da energia cinética em x = 2 m podemos usar o Teorema do Trabalho-Energia. W = ΔEC O trabalho determinamos novamente pelo calculo da área do gráfico! W = bxh/2 = 2x6/2 = 6J A energia cinética inicial vale zero, pois o objeto está inicialmente em repouso! 6 = ECf - ECi → 6 = ECf - 0 → ECf = 6J

Agora usando os dados da questão anterior podemos de-terminar a energia cinética em x = 4 m da mesma forma. W = ΔEC 12 = ECf - ECi → 12 = ECf - 0 → ECf = 12 J Resposta letra E.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10. Para resolver essa questão temos que lembrar que a va-zão de um líquido que entra em um tubo é a mesma que sai! Com isso podemos usar a equação da vazão (Z) para igualar ela nos trechos de área maior com o de área me-nor.

!

Resolvendo…

!

Observação 1: h/Δt podemos considerar a velocidade de escoamento do líquido! Lembrando que o h é o tamanho da extensão a qual o líquido se desloca horizontalmente. Observação 2: Esta questão está com o conteúdo fora do programa dado pela própria UFRGS, de acordo com o ma-nual do candidato. No link abaixo, não aparece o conteúdo HIDRODINÂMICA, a qual a questão se refere. ht tp: / /www.ufrgs.br /coperse/concurso-vest ibular /v e s t i b u l a r - 2 0 1 7 / c o n c u r s o - v e s t i b u l a r - 2 0 1 7 /ManualdoCandidatoCV2017pgina1.pdf

Resposta letra A. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11. Analisando as afirmações temos: I - A afirmação está errada, por exemplo a água quando aquecida de 0oC a 4oC se contrai ao invés de se expandir. II - A afirmação está correta, pois a água entra em ebulição a 100oC a 1 atm apenas. Se, por exemplo, a pressão di-minuir sobre a superfície da água, sua temperatura de ebulição também se reduz! III - A afirmação está correta, pois de acordo com a equa-ção do calor latente temos: Q = m.L Portanto se tivermos: Q/m = L Obs.: Onde L é o calor latente. Como dado na afirmação! Resposta letra D.

Z = VΔt

Z1 = Z2 →V1Δt

=V2Δt

→A1h1Δt

=A2h2Δt

→ A1v1 = A2v2

v2v1

=A1A2

=A1A14

= 4

UFRGS 2017 ! FÍSICA4

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com12. Considere que certa quantidade de gás ideal mantida a temperatura constante, está contida em um recipiente cujo volume pode ser variado. Assinale a alternativa que melhor representa a variação da pressão (p) exercida pelo gás, em função da variação do volume (V) do recipiente.

!

13. Qualquer substância pode ser encontrada nos estados (ou fases) sólido (S), líquido (L) ou gasoso (G), dependen-do das condições de pressão (p) e temperatura (T) a que está sujeita. Esses estados podem ser representados em um gráfico p x T, conhecido como diagrama de fases, co-mo o mostrado na figura abaixo, para uma substância qualquer.

! As regiões de existência de cada fase estão identificadas por (S), (L) e (G), e os pontos a, b, c e d indicam quatro estados distintos de (p,T). Considere as seguintes afirmações. I - A substância não pode sublimar, se submetida a pres-sões constantes maiores do que pa. II - A substância, se estiver no estado b, pode ser vapori-zada por transformações isotérmicas ou isobáricas. Ill - A mudança de estado c → d é isobárica e conhecida como solidificação.

Quais estão carretas?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas I e III. (E) I, lI e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12. Para determinar o gráfico correto temos que saber que tipo de relação a pressão e volume de um gás possuem à temperatura constante. Para isso analisamos a Lei Geral dos Gases: p.V = n.R.T Para um gás confinado em um recipiente o número de mols (n) é constante e (R) é uma constante universal dos gases. Como a temperatura também é constante, todo o lado esquerdo pode ser representado por um produto de três constantes que podemos chamar de “c”.

p.V = c → p = c/V Analisando essa expressão acima, percebemos que a pressão e o volume são inversamente proporcionais o que nos permite saber que o gráfico deve ser de uma curva hiperbólica como o da letra A. Resposta letra A. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13. Analisando as afirmações a partir do diagrama p x T da-do, temos que: I - A afirmação está correta, pois a sublimação é uma passagem do estado sólido para o gasoso, e como está mostrado no diagrama se tomarmos pressões maiores que pa a substância passa do estado sólido para o lí-quido (fusão) e não sublimação. II - A afirmação está correta, pois se reduzirmos a pres-são a partir do estado “b" quando a temperatura for constante a substância vaporiza (fig. 1) e se aumentar-mos a temperatura da substância a partir do estado “b" sob pressão constante (isobárica), ela se vaporiza tam-bém (fig. 2)!

! ! fig. 1 fig. 2 III - A afirmação está correta, pois a substância indo do estado “c" para o “d" sob pressão constante vai passar do estado líquido para o solido (solidificação). Resposta letra E.

UFRGS 2017 ! FÍSICA5

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com14. Observe a figura abaixo.

!

A figura mostra dois processos, I e II, em um diagrama pressão (P) x volume (V) ao longo dos quais um gás ideal pode ser levado do estado inicial i para o estado final f.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacu-nas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

De acordo com a 1a Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna é ........ nos dois processos. O trabalho WI realizado no processo I é ........ que o trabalho WII reali-zado no processo II.

(A) igual - maior (B) igual - menor (C) igual - igual (D) diferente - maior (E) diferente - menor

15. Seis cargas elétricas iguais a Q estão dispostas, for-mando um hexágono regular de aresta R, conforme mos-tra a figura abaixo.

!

Com base nesse arranjo, sendo k a constante eletrostáti-ca, considere as seguintes afirmações. I - O campo elétrico resultante no centro do hexágono tem módulo igual a 6kQ/R2. II - O trabalho necessário para se trazer uma carga q, des-de o infinito até o centro do hexágono, é igual a 6kQq/R. Ill - A força resultante sobre uma carga de prova q, coloca-da no centro do hexágono, é nula. Quais estão correias?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas I e III. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14. Analisando as transformações que o gás sofre nos dois processos podemos concluir na primeira lacuna que: A variação da energia interna nos dois processos deve ser igual, pois a energia interna de um gás está relacionada com a temperatura do mesmo, portanto, a temperatura ini-cial para os dois processos é a mesma e a temperatura fi-nal também tem um valor idêntico para os dois processos! Essa conclusão pode ser entendida pelo produto pxV no ponto inicial de ambos os processos, que dá o mesmo va-lor e da mesma forma no ponto final. Na segunda lacuna vemos que o trabalho realizado pelo processo I é menor que no processo II. Isto pode ser en-tendido comparando as áreas abaixo dos processos, como mostrado nas figuras 1 e 2 abaixo.

! ! fig. 1 fig. 2 Resposta letra B. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15. Analisando cada uma das afirmações temos: I - A afirmação está errada, pois cada carga produz um ve-tor campo elétrico no centro do hexágono cuja soma veto-rial é zero de acordo com a figura abaixo.

! Lembre-se de que as cargas positivas produzem um vetor de campo apontado para longe delas e como o centro tá a mesma distancia de todas e elas possuem a mesma quan-tidade de carga o módulo do campo é igual para todas. II - A afirmação está certa, pois o trabalho é dado por: W = q.ΔU; no infinito definimos o potencial como nulo, en-tão para determinar a diferença de potencial (ΔU), preci-samos determinar o potencial no centro do hexágono. Como o potencial é uma grandeza escalar, basta apenas somar os potenciais gerados de cada uma das cargas e este é dado pela equação:

!

Como são seis cargas teremos um potencial no centro

igual a ! , onde d = R

Com isso o trabalho será: W = q.ΔU = q.(Ucentro - Uinfinito) = q.(6kQ/R - 0) = 6kQq/R

III - A afirmação está correta, pois de acordo com a Lei de Coulomb, a distância da carga q as outras é a mesma e o produto entre a carga q e as outras é o mesmo, portanto gerando vetores semelhantes ao da figura acima e resul-tando em uma força resultante nula. Resposta letra D.

A1

A2

U = k Qd

U = 6k Qd

UFRGS 2017 ! FÍSICA6

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com16. A diferença de potencial entre os pontos (i) e (ii) do cir-cuito abaixo é V.

!

Considerando que todos os cinco resistores têm resistên-cia elétrica R, a potência total por eles dissipada é

(A) 2V2/R. (B) V2/(2R). (C) V2/(5R). (D) 4V2/R2. (E)V2/(4R2).

17. A figura (i) abaixo esquematiza um tubo de raios cató-dicos. Nele, um feixe, de elétrons é emitido pelo canhão eletrônico, é colimado no sistema de foco e incide sobre uma tela transparente que se ilumina no ponto de chega-da. Um observador posicionado em frente ao tubo vê a imagem representada em (ii). Um ímã é então aproximado da tela, com velocidade constante e vertical, conforme mostrado em (iii).

!

Assinale a alternativa que descreve o comportamento do feixe após sofrer a influência do ímã.

(A) O feixe será desviado seguindo a seta 1. (B) O feixe será desviado seguindo a seta 2. (C) O feixe será desviado seguindo a seta 3. (D) O feixe será desviado seguindo a seta 4. (E) O feixe não será desviado.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16. Para determinar a potência precisaremos determinar antes a resistência equivalente do circuito, e esta será feita em etapas abaixo. 1a - Os dois resistores de cima e os dois de baixo do cir-cuito estão em serie e sua resistência equivalente já está dada em um novo circuito abaixo.

! No circuito acima temos três resistências em paralelo e para achar a equivalente entre as três usamos a equação abaixo.

!

Para então determinar a potência usamos a equação abai-xo e chagamos a resposta. P = V2/R = V2/R/2 = 2V2/R Resposta letra A. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17. Para determinar o comportamento do feixe de elétrons, devemos usar a regra da mão direita como mostrado na fi-gura abaixo.

! Observe que seus quatro dedos paralelos (figura acima) devem estar direcionados para cima como indica o polo norte do ímã e o dedão deve estar apontado para a sua direita, que é pra onde se desloca o feixe de elétrons. Olhando do referencial da figura (ii) as partículas serão desviadas para a esquerda do ponto na tela porque são elétrons e a força é orientada pelas costas da mão direita. Mas este referencial não é o solicitado no enunciado, pois a figura (iii) é o outro lado da tela na figura (ii), portanto o lado esquerdo do ponto no meio da tela na figura (ii) é da-do pela orientação da seta 2 na figura (iii). Resposta letra B.

1Req

= 1R1

+ 1R2

+ 1R3

= 12R

+ 1R+ 12R

= 1+ 2+12R

= 42R

= 2R

1Req

= 2R→Req =

R2

UFRGS 2017 ! FÍSICA7

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com18. O observador, representado na figura, observa um imã que se movimenta em sua direção com velocidade cons-tante. No instante representado, o ima encontra-se entre duas espiras condutoras, 1 e 2, também mostradas na fi-gura.

! Examinando as espiras, o observador percebe que

(A) existem correntes elétricas induzidas no sentido horá-rio em ambas espiras. (B) existem correntes elétricas induzidas no sentido anti-horário em ambas espiras. (C) existem correntes elétricas induzidas no sentido horá-rio na espira 1 e anti-horário na espira 2. (D) existem correntes elétricas induzidas no sentido anti-horárío na espira 1 e horário na espira 2. (E) existe apenas corrente elétrica induzida na espira 1, no sentido horário.

19. Na figura abaixo, O representa um objeto real e I sua imagem virtual formada por uma lente esférica.

! Assinale a alternativa que preenche as lacunas do enun-ciado abaixo, na ordem em que aparecem.

Com base nessa figura, é carreto afirmar que a lente é ........ e está posicionada ........ .

(A) convergente - à direita de I (B) convergente - entre O e I (C) divergente - à direita de I (D) divergente - entre O e I (E) divergente - à esquerda de O 20. Um feixe de luz monocromática atravessa a interface entre dois meios transparentes com índices de refração n1 e n2, respectivamente, conforme representa a figura abai-xo.

! Com base na figura, é carreto afirmar que, ao passar do meio com n1 para o meio com n2 a velocidade, a frequên-cia e o comprimento de onda da onda, respectivamente,

(A) permanece, aumenta e diminui. (B) permanece, diminui e aumenta. (C) aumenta, permanece e aumenta. (D) diminui, permanece e diminui. (E) diminui, diminui e permanece.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18. Para responder a questão temos que lembrar da Lei de Faraday-Lenz, que diz que só existirá corrente induzida nas espiras se houver variação do fluxo magnético, porém isso se consegue se houver um movimento relativo entre o ímã e as espiras. No caso da figura do enunciado o ímã se aproxima da espira 1 e afasta da 2, induzindo correntes elétricas em ambas. Já as correntes induzidas tem sentido que também obedecem a Lei, sendo que a corrente indu-zida cria um campo que se opõe ao fluxo magnético sobre a mesma. No caso para a espira 1 com a aproximação do ímã, o fluxo aumenta e a espira tenta impedir esse aumen-to gerando um pólo que repele o ímã, no caso um NORTE na face voltada para o ímã e um SUL na face voltada para o observador (fig. 1). As setas colocadas nas pontas da le-tra “S" indicam o sentido da corrente na espira 1 (horário).

! ! Fig. 1 Fig. 2 Já para a espira 2 o ímã se afasta reduzindo o fluxo mag-nético, e novamente pela Lei, na espira aparece uma cor-rente induzida que vai impedir do fluxo se reduzir, porém para isso a espira deve atrair o ímã surgindo então um pó-lo NORTE na face da espira que fica voltada para o obser-vador como mostrado na figura 2. Nesta figura foi coloca-do as setas nas extremidades das letra “N" para indicar o sentido da corrente induzida na espira 2 (anti-horário). Resposta letra C. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19. De acordo com a figura mostrada na questão a imagem conjugada pela lente é MENOR que o objeto, o que nos permite concluir que é uma lente divergente quem a pro-duz e esta deve estar à direita de I conforme a figura abai-xo.

! Resposta letra C. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20. A partir da Lei de Snell-Descartes podemos verificar que o índice de refração do meio 2 (n2) é maior que o do meio 1 (n1) seguindo o raciocínio abaixo.

! (1)

Quanto maior o ângulo maior o seno do mesmo, então analisando a figura vemos que θ2 < θ1, então, sen θ2 < sen θ1. Para que este sen θ2 seja menor a razão n1/n2 da ex-pressão (1) tem que ser menor que 1 e para isso o n2 > n1. Como o índice de refração de um meio é dado por: n = c/v então a velocidade é dada por v = c/n, portanto quanto maior o índice refração menor a velocidade da luz em um meio. Em relação a questão a velocidade da luz diminui ao passar do meio 1 para o 2. Já a frequência da luz só se altera com mudanças na fonte de luz, o que não ocorre na questão portanto a frequência permanece a mesma. Já o comprimento de onda diminui porque a velocidade é proporcional ao comprimento de onda dado pela equação v = 𝜆.f. Resposta letra D.

n1.sen θ1 = n2.sen θ2 → sen θ2 =n1

n2

.sen θ1

UFRGS 2017 ! FÍSICA8

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com21. Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge um anteparo, conforme representa a figura (i) abaixo.

! Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem que contém regiões iluminadas intercaladas, cujas intensi-dades diminuem a partir da região central, conforme mos-tra a figura (ii) abaixo.

!

O fenómeno óptico que explica o padrão da imagem for-mada pela luz é a

(A) difração. (B) dispersão. (C) polarização. (D) reflexão. (E) refração.

22. A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapa-sões.

!

Considere as afirmações abaixo.

I - A onda sonora que tem o maior período é a produzida pelo diapasão d1. II - As ondas produzidas pêlos três diapasões, no ar, têm velocidades iguais. Ill - O som mais grave é o produzido pelo diapasão d3.

Quais estão carretas?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas I e II. (E) I, lI e III.

23. Os seres, quando vivos, possuem aproximadamente a mesma fração de carbono-14 (14C), isótopo radioativo do carbono, que a atmosfera. Essa fração, que é de 10 ppb (isto é, 10 átomos de 14C para cada bilhão de átomos de C), decai com meia-vida de 5.730 anos, a partir do instan-te em que o organismo morre. Assim, o 14C pode ser usa-do para se estimar o tempo decorrido desde a morte do or-ganismo.

Aplicando essa técnica a um objeto de madeira achado em um sítio arqueológico, a concentração de 14C nele en-contrada foi de 0,625 ppb. Esse valor indica que a idade aproximada do objeto é, em anos, de

(A) 1.432. (B) 3.581. (C) 9.168. (D) 15.280. (E) 22.920.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21. A luz ao incidir sobre o fio de cabelo ela contorna o mesmo para produzir o padrão indicado na figura (ii), este compor-tamento exibido pela luz ao contornar um obstáculo é cha-mado de DIFRAÇÃO. Portanto resposta letra A. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22. Analisando as afirmações: I - A afirmação está correta, pois para determinar o período da onda usamos a equação T = 1/f. Como o período é inversamente proporcional à frequência, então a frequência menor terá o maior período como mos-trado nos cálculos abaixo! Calculando:

!

II - A afirmação está correta, pois as ondas se propagam no mesmo meio, e portanto, não alterando a velocidade. III - A afirmação está errada, pois sons graves possuem frequência menores, portanto o som mais grave é produzi-do pelo diapasão d1. Resposta letra D. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23. Para determinar a idade do objeto de madeira precisamos determinar quantas meias-vidas transcorreram, e para isso usamos a equação da meia-vida:

!

o m’ será a quantidade de átomos no momento em que foi encontrado o pedaço de madeira, m0 a quantidade inicial e n o numero de meias-vidas que se transcorreram.

!

Portanto, se transcorreu 4 meias-vidas e sabendo que a meia-vida do carbono-14 é de 5730 anos, então a respos-ta será: t = 5730x4 = 22920 anos Resposta letra E.

T1 =1f1= 1264

= 0,0038s

T2 =1f2= 1352

= 0,0028s

T3 =1f3= 1440

= 0,0022s

m' =m0

2n

m' =m0

2n→ 0,625 = 10

2n→ 2n = 10

0,625→ 2n = 16→ 2n = 2 4 → n = 4

UFRGS 2017 ! FÍSICA9

Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com24. Um apontador laser emite uma radiação de compri-mento de onda igual a 600 nm, isto é, 600x10-9 m.

São dadas a velocidade da luz no ar, c = 3,0x108 m/s, e a constante de Planck, 6,6x10-34 J.s.

Os valores que melhor representam a frequência da radia-ção e a energia de cada fóton são, respectivamente,

(A) 50 Hz e 3,3x10-32 J. (B) 50 Hz e 1,32x10-35 J. (C) 180 Hz e 1,2x10-31 J. (D) 5,0x1014 Hz e 1,8x10-20 J. (E) 5,0x1014 Hz e 3,3x10-19 J.

25. O gráfico abaixo mostra a energia cinética Ec de elé-trons emitidos por duas placas metálicas, I e II, em função da frequência f da radiação eletromagnética incidente.

!

Sobre essa situação, são feitas três afirmações.

I - Para f > fII, a Ec dos elétrons emitidos pelo material II é maior do que a dos elétrons emitidos pelo material I. II - O trabalho realizado para liberar elétrons da placa II é maior do que o realizado na placa I. Ill - A inclinação de cada reta é igual ao valor da constante universal de Planck, h.

Quais estão carretas?

(A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24. Para determinar a frequência da radiação usamos a equa-ção: v = λ.f 3,0x108 = 600x10-9.f f = 5,0x1014 Hz Esse valor da frequência será usado para determinar tam-bém a outra resposta. Já a energia de cada fóton é dada pela equação: E = h.f E = 6,6x10-34.5,0x1014 = 3,3x10-19 J Resposta letra E. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25. Analisando as afirmações temos: A afirmação I está errada, pois verificando o gráfico vemos que a energia cinética dos elétrons da placa I é maior que a dos elétrons da placa II para uma frequência f > fII como mostrado abaixo.

! A afirmação II está correta, e para demonstrar isso temos que lembrar da equação do Efeito Fotoelétrico:

EC = h.f - W W é a função trabalho ou também a energia mínima para arrancar elétrons do metal, ou seja, quando EC = 0, e para saber qual dessas duas placas tem essa função trabalho maior usamos essa condição. Para a placa I temos: 0 = h.fI - WI → WI = h.fI 0 = h.fII - WII → WII = h.fII Como se percebe nas duas equações a função trabalho é maior quanto maior for a frequência de corte (fI e fII). No caso como a frequência de corte fII é maior que a fI então o trabalho realizado para liberar elétrons da placa II é maior que o da placa I. A afirmação III está correta, pois a equação EC = h.f - W é uma equação de 1o grau onde o termo “h" faz o papel do coeficiente angular que determina a inclinação da reta do gráfico. Resposta letra D.

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