UFRGS 2003 RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA

Prof. Giovane Irribarem de Mello

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com01. Um automóvel que trafega com velocidade de 5 m/s, em uma estrada reta e horizontal, acelera uniformemente, aumentando sua velocidade para 25 m/s em 5,2 s. Que distância percorre o automóvel durante esse intervalo de tempo?

(A) 180 m. (B) 156 m. (C) 144 m. (D) 78 m. (E) 39 m.

02. A figura abaixo representa a trajetória de uma bola que se move livremente da esquerda para a direita, batendo repetidamente no piso horizontal de um ginásio.

�Desconsiderando a pequena resistência que o ar exerce sobre a bola, selecione a alternativa que melhor represen- ta — em módulo, direção e sentido — a aceleração do centro de gravidade da bola nos pontos P, Q e R, respecti- vamente.

(A) ↘︎ ↗ ↓ (B) ↘︎ ↗ Zero (C) ↓ ↑ Zero (D) ↓ ↓ Zero (E) ↓ ↓ ↓

03. O ponteiro de certo de certo instrumento de medição executa um movimento circular uniforme, percorrendo um ângulo de ω radianos em 1 segundo. Quais são, em radianos, os ângulos percorridos por esse ponteiro em 1/ω segundos e em 2π/ω segundos, respecti- vamente?

(A) 1 e 2π. (B) ω e 2πω. (C) 1 e π. (D) π e 2π. (E) π/2 e π.

04. Um dinamômetro, em que foi suspenso um cubo de madeira, encontra-se em repouso, preso a um suporte rígi- do. Nessa situação, a leitura do dinamômetro é 2,5 N. Uma pessoa puxa, então, o cubo verticalmente para baixo, fazendo aumentar a leitura do dinamômetro. Qual será o módulo da força exercida pela pessoa sobre o cubo, quan- do a leitura do dinamômetro for 5,5N?

(A) 2,2 N. (B) 2,5 N. (C) 3,0 N. (D) 5,5 N. (E) 8,0 N.

RESOLUÇÃO DAS QUESTÃO 1. Observe que a questão refere-se ao M.R.U.V., pois a velo- cidade variou.O problema nos forneceu algumas informações:vo = 5m/s; v = 25m/s; ∆t = 5,2s Sugiro um caminho mais simples para a resolução:Se calcularmos a velocidade média do carro, podemos de-terminar a sua distância percorrida.

Como ! ,

!

Então lembramos que a velocidade média também pode ser determinada pela fórmula:

!

E portanto, resposta letra “D”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2. Para resolver esse problema é necessário tomar alguns cuidados. Lembre que a resistência que o ar oferece é desconsiderada e neste caso a bolinha está sob a ação apenas da gravidade local.Nos pontos P, Q e R ou em qualquer outro ponto da traje-tória da bolinha, a gravidade ou aceleração da gravidade ( ! ), aponta para o centro da Terra. Então concluímos que a resposta é a letra “E” .

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3. Nesta questão observamos que se trata de um ponteiro executando um movimento circular uniforme.Como a velocidade angular é definida pela razão entre o ângulo percorrido e o tempo gasto.

� onde “∆θ” é o ângulo percorrido.

Como a velocidade angular do ponteiro é constante e vale ω rad/s, podemos então determinar os ângulos respecti- vos.Vamos então calcular o primeiro ângulo ∆θ1 em um tempo de 1/ω segundos.

�

e agora o segundo ângulo ∆θ2 em um tempo de 2π/ω segundos.

�

Daí a resposta é a letra “A”.RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4. Bem esse problema é simples de se determinar a respos- ta. Observe que o dinamômetro registra o PESO do bloco de madeira, sendo esse peso igual a 2,5N.Em um dado instante uma pessoa vai puxar o bloco fazen- do o dinamômetro registrar uma força de 5,5N.A força imprimida pela pessoa é justamente a diferença entre as duas leituras do dinamômetro, ou seja,FP = FD – PNote que “P” é o peso do bloco de madeira registrado pelo dinamômetro e “FD” é a nova medida feita pelo dinamô-metro quando a pessoa puxa o bloco. FP = FD – P → FP = 5,5 – 2,5 = 3,0N Então ficamos com a letra “C”.

vm =vo + vf2

vm = 25 + 52

= 15m / s

vm = dΔt

→15 = d5,2

→ d = 15.5,2 = 78m

!g

ω = ΔθΔt

ω =Δθ11ω

⇔ ω 1ω

= Δθ1 ⇔ Δθ1 = 1rad

ω =Δθ22πω

⇔ ω 2πω

= Δθ2 ⇔ Δθ2 = 2πrad

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com4. Um artista de circo, agarrado a uma longa corda sus- pensa do alto, balança como um pêndulo num plano ver- tical, fazendo com que o centro de gravidade do seu corpo percorra um arco de circunferência. Saindo de uma posi- ção P1, à direita do público que o assiste, o artista passa pelo ponto mais baixo, P0, e pára na posição oposta P2, à esquerda do público. Se compararmos as intensidades da força de tensão que a corda exerce sobre o artista quando ele se encontra nos pontos P1, P0 e P2, verificaremos que a tensão é

(A) maior em P1. (B) maior em P0.(C) menor em P0. (D) maior em P2.(E) igual em todos os pontos da trajetória.

Instrução: As questões 06 e 07 referem-se ao enunciado abaixo. Para um observador O, situado em um sistema de refe- rência inercial, o único campo existente no interior de um tubo de vidro — dentro do qual foi feito vácuo — é um campo elétrico uniforme cujo valor permanece constante no tempo. Uma pequena esfera metálica eletricamente carregada é introduzida no tubo e o seu comportamento é observado, a partir do instante em que ela é solta.

06. As afirmações abaixo são feitas para o caso em que a esfera, com relação ao observador O, é solta com veloci- dade inicial nula.

I - A esfera permanece imóvel.II - A esfera se move com velocidade constante. III - A esfera se move numa trajetória retilínea.IV - A esfera se move com aceleração constante.

Quais estão corretas do ponto de vista do observador O?

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

07. As afirmações abaixo são feitas para o caso em que a esfera, com relação ao observador O, é solta com veloci- dade inicial diferente de zero.

I - A quantidade de movimento linear da esfera permanece constante.II - A energia cinética da esfera permanece constante.III - A força exercida sobre a esfera se mantém constante.

Quais estão corretas do ponto de vista do observador O?

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

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5. Para resolvermos esta questão, temos que lembrar como se descreve o movimento citado no enunciado.Note que o artista oscila como um pêndulo e, portanto sa- bemos que a tensão na corda não será a mesma em fun- ção da posição. Então precisamos verificar em que situa- ção a tensão na corda será maior!

�Observando a figura acima a maior tensão que a corda exerce sobre o artista, é na situação em que a força PESO (FG) tem a mesma direção da tensão (FT). Esta situação se refere ao ponto P0. Em qualquer outra posição o vetor PESO e TENSÃO estão formando ângulos intermediários fazendo a tensão na corda assumir valores menores. Por-tanto ficamos com a letra “B”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6. Nesta questão temos uma carga elétrica que inicialmente estava em repouso, colocada em uma região onde há ape- nas um único campo. A presença de um campo, seja gra- vitacional, elétrico ou magnético, da origem a uma força. Como existe apenas um campo elétrico e constante atuan- do sobre a carga, existe então apenas uma única força atuando sobre ela. Portanto podemos concluir que:A afirmação I está errada, pois se existe apenas uma uni- ca força atuando na carga ela não pode ficar imóvel. Lem-bre-se da Segunda Lei de Newton: FR = m.a ou seja, se a força resultante é diferente de zero, temos um objeto que se move com aceleração.A afirmação II está errada, pois para que a carga se mova com velocidade constante, a resultante das forças devem ser zero, e como só existe uma força atuando, a carga es- tá acelerada (2a Lei de Newton, FR = m.a),.A afirmativa III está correta, pois com um campo elétrico uniforme e constante, a trajetória da carga deve ser retilí- nea.A afirmativa IV está correta, pois se a força resultante é diferente de zero (2a Lei de Newton, FR = m.a), temos um corpúsculo acelerado.Então ficamos com a letra “E”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7. Bem neste caso, temos que observar que a esfera não parte do repouso.A afirmação I está errada, pois se a carga está acelerada, sua velocidade aumenta e sua quantidade de movimento, também, pois a quantidade de movimento linear é direta- mente proporcional a velocidade (p = m.v).A afirmativa II também está errada, pois a energia cinética é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade

! , e consequentemente aumenta.

A afirmativa III está correta, pois se o campo elétrico é uniforme, a força aplicada a carga (F = q.E) também é uni- forme (constante).Portanto ficamos com a letra “B”.

EC = m.v2

2⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com08. Um caixote se encontra em repouso sobre o piso ho- rizontal de uma sala (considerada um sistema de referên- cia inercial).Primeiramente, é exercida sobre o caixote uma força hori- zontal F0, de módulo igual a 100 N, constatando-se que o caixote se mantém em repouso devido ao atrito entre ele e o piso. A seguir, acrescenta-se ao sistema de forças outra força horizontal F1, de módulo igual a 20 N e de sentido contra- rio a F0, conforme representa a figura abaixo.

�A respeito dessa nova situação, é correto afirmar que o trabalho realizado subsequentemente pela resultante das forças exercidas sobre o caixote, no mesmo referencial da sala, é igual a

(A) zero, pois a força resultante é nula. (B) 20J para um deslocamento de 1 m. (C) 160J para um deslocamento de 2 m. (D) 300J para um deslocamento de 3 m. (E) 480J para um deslocamento de 4 m.

09. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Alguns satélites artificiais usados em telecomunicações são geoestacionários, ou seja, no seu movimento de revo- lução em torno da Terra, eles devem se manter fixos sobre o mesmo ponto da superfície terrestre, apesar do movi- mento de rotação da Terra em torno do próprio eixo. Para isso, esses satélites precisam:

1o) ter uma órbita circular, cujo plano coincida com o plano do equador terrestre;2o) ter o sentido de revolução ................. ao sentido de ro- tação da Terra; e 3o) ter o período de revolução ................... período de ro- tação da Terra.

(A) contrário — igual ao dobro do (B) igual — igual à metade do(C) contrário — igual à metade do (D) igual — igual ao (E) contrário — igual ao

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8. Observe um detalhe importantíssimo nesta questão:Em primeiro lugar tínhamos uma única força atuando no bloco, cujo valor era de 100N e para a direita.Note que o bloco mantém-se em repouso!Após isso é aplicada uma segunda força em sentido con- trario à F0 no bloco.Veja que com a força F0, o bloco já não se movia, com uma segunda força atuando em sentido contrário, que irá somar com a força de atrito, ele continuará em repouso e a resultante das forças será zero.Com isso podemos garantir que o trabalho realizado será nulo.Lembre-se de que o trabalho é proporcional a força resul- tante (W = FR.d.cos θ).Com isso ficamos com a letra “A”".

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9. Observe que a resposta da questão está no próprio enun- ciado.Então vamos completar as lacunas do texto.Para que um satélite permaneça fixo em relação a um ponto do solo, o seu sentido re rotação deve ser igual ao da T erra.Já na segunda lacuna temos que o período de revolução (tempo necessário para completar uma volta) também de- ve coincidir com o da Terra, ou seja, igual ao da Terra. En-tão ficamos com a letra “D”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com10. A idéia da existência da pressão atmosférica surgiu no século XVII. Até então, o comportamento dos fluidos era explicado com base na teoria aristotélica, segundo a qual a natureza tem “horror ao vácuo”. Por exemplo, de acordo com essa teoria, um líquido não escorre do recipiente, a menos que entre ar no lugar do líquido que sai. Se o ar não puder entrar e, por hipótese, o líquido sair, vai formar- se vácuo no interior do recipiente; portanto, como a na- tureza tem “horror ao vácuo”, o líquido não sai. Torricelli duvidou dessa teoria e a refutou através de um célebre experimento com o qual demonstrou, entre outras coisas, que a natureza não tem “horror ao vácuo”, como bem sa- bemos nos dias de hoje. Partindo da idéia de que existe uma pressão atmosférica, ele lançou uma nova teoria que implicava, entre outras, as seguintes afirmações. I - A camada de ar que envolve a Terra exerce peso sobre ela.II - Devido ao efeito da gravidade, a densidade do ar é maior ao nível do mar do que a grandes altitudes. III - A pressão atmosférica é maior ao nível do mar do que a grandes altitudes.Quais dessas afirmações são hoje aceitas como corretas?

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

11. Uma amostra de água sofre um processo de resfria- mento através do qual passa de 30 oC para 20 oC. Imagine que, por algum procedimento engenhoso, seja possível usar toda a energia liberada nesse processo para erguer a amostra no campo gravitacional terrestre. Indique de quanto ela será erguida, supondo que a aceleração da gravidade é constante e igual a 10 m/s2. (Calor específico da água: 4,2x103 J/kg.oC)

(A) 4,2 m. (B) 42 m. (C) 420 m. (D) 4,2 km. (E) 42 km.

12. Os respectivos coeficientes de dilatação linear, αA e αB, de duas hastes metálicas, A e B, guardam entre si a rela-ção αB = 2.αA. Ao sofrerem um aquecimento de 20 oC, a partir da temperatura ambiente, as hastes exibem a mes-ma variação ∆L no seu comprimento. Qual é a relação entre os respectivos comprimentos iniciais, LA e LB, das hastes?

(A) LB = 2.LA. (B) LB = 4.LA. (C) LB = LA.(D) LB =LA/4. (A) LB = LA/2.

13. Uma amostra de gás ideal, quando submetida à pres- são PA = 100kPa, ocupa o volume VA = 25ℓ. O ponto A do diagrama P x V abaixo representa esse estado. A partir do ponto A, a amostra sofre três transformações termodinâ-micas e completa o ciclo que aparece no diagrama.

�Qual é o trabalho líquido realizado pelo gás no ciclo com- pleto?

(A) 1,25 J. (B) 2,50 J. (C) 1,25x103 J.(D) 2,50x103 J. (E) 2,50x106 J.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10. Se tu leu o texto ao lado, já deve ter percebido que ele tra-ta da história de como surgiu o conceito de pressão at-mosférica.Bem então vamos analisar as afirmações: A afirmação I está correta, pois sabemos que o ar é ma- téria e, portanto tem PESO, exercendo uma força sobre sua superfície.A afirmação II está correta, pois a gravidade depende da distância do centro da Terra. Quanto mais afastado da Ter-ra menor a gravidade e, portanto menor a força de atra-ção, com isso mais rarefeito (menor densidade) o ar fica a medida em que nos afastamos da superfície da T erra. A afirmação III está correta, pois quanto maior a altitude menos ar encontramos (ar rarefeito) e, portanto menor a pressão, daí ao nível do mar ser maior a pressão.Com isso ficamos com a letra “E”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11. Para resolver essa questão temos que observar que a água para ser resfriada precisa perder energia e essa mesma energia seria usada para erguer a mesma massa de água a uma determinada altura. Então para resolver basta igualar as duas formas de energia. A quantidade de energia perdida pela água é dada por:

Q = m.c.∆T E a energia necessária para erguer a água a uma deter-minada altura é dada pela energia potencial. EP = m.g.h Igualando as duas energias temos: EP = Q ⇔ m.g.h = m.c.∆T ⇒ simplificando as massas... g.h = c.∆T ⇒ bem agora podemos substituir os valores. Observe que a variação da temperatura é negativa.10.h = 4,2x103.(-10) ⇔ Simplificando os dez e também podemos desprezar o sinal negativo, devido ser altura que estamos calculando. Com isso determinamos a altura: h = 4,2x103m ou 4,2km. Resposta letra “D”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12. O problema é sobre dilatação linear. Observe que o pro- blema envolve duas barras.Os dados fornecidos foram:αB = 2.αA; ∆LA = ∆LB;∆TA = ∆TB = 20 oC Como as dilatações das duas barras são iguais, então po- demos igualar as duas expressões.Lembre-se de que a dilatação é dada por:∆L = Lo.α.∆T Então: ∆LA = LOA.αA.∆T = LB.αB.∆T = ∆LBComo αB = 2.αA, podemos substituir na equação: LoA .αA.∆T = LOB.αB.∆T ⇒ LoA.αA.∆T = LoB.2αA.∆T ⇒LoA.αA = LoB.2αA ⇒ LoA = LoB.2 ou LoB = LoA/2 Resposta Letra “E”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13. Nesta questão sobre termodinâmica, temos que lembrar das propriedades gráficas. Para calcular o trabalho realiza- do pelo gás devemos apenas calcular a área interna do gráfico. Como a figura é um triângulo retângulo, a área deste é definida por:

!

Resolvendo:

!

Resposta letra “C”.

A = BasexAltura2

A = 25x1002

= 25002

= 1250kPa / ℓ = 1250J = 1,25x103J

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com14. Dois recipientes — um contendo gás hélio e o outro contendo gás neônio, ambos constituídos de moléculas monoatômicas — encontram-se à mesma temperatura de 35 oC. Nessa temperatura, de acordo com a teoria cinética dos gases, a energia cinética média de uma molécula de hélio é de, aproximadamente, 6,4x10-21J. Segundo a mes- ma teoria, a energia cinética média de uma molécula de neônio seria de, aproximadamente,

(A) 0,4x10-21J. (B) 6,4x10-21J. (C) 12,8x10-21J. (D) 25,6x10-21J. (E) 102,4x10-21J.

15. O gráfico abaixo mostra a curva volt-ampère de uma lâmpada incandescente comum. A lâmpada consiste basi- camente de um filamento de tungstênio que, dentro de um bulbo de vidro, está imerso em um gás inerte. A lâmpada dissipa 60 W de potência, quando opera sob tensão nomi- nal de 120 V.

Com base no gráfico e nas características da lâmpada, é correto afirmar que

(A) a resistência elétrica do filamento, no intervalo de ten- são mostrado pelo gráfico, é constante e igual a 40 Ω.(B) a potência dissipada pela lâmpada, quando submetida a uma tensão de 10 V, é de 5 W. (C) a resistência elétrica do filamento, quando a lâmpada opera na tensão de 120 V, é seis vezes maior do que quando ela está submetida à tensão de apenas 10 V.(D) a corrente elétrica na lâmpada, quando ela está sub- metida à tensão de 120 V, é de 1 A. (E) a resistência elétrica do filamento, quando a lâmpada opera na tensão de 120 V, é de 300 Ω.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14. Essa questão aborda o tema termodinâmica e para res- ponde-la precisamos lembrar como é definida a energia ci- nética de uma molécula.

onde k é a constante de Boltzmann e T a temperatura do gás.Note que a energia cinética depende basicamente da tem-peratura do gás. Como os dois gases no problema se en-contram a mesma temperatura, a energia cinética média das moléculas dos dois gases também é a mesma. Por-tanto a resposta é a letra “B”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15. Nessa questão observe que o gráfico mostra o comporta- mento da tensão em função da corrente. Como o gráfico não é uma reta, já podemos dizer que a lâmpada não se comporta como um dispositivo (resistor) ôhmico.Bem agora vamos analisar as alternativas:A alternativa “A” está errada, pois como dissemos acima a lâmpada não possui um comportamento ôhmico e, portan- to não tem resistência constante durante o intervalo mos- trado no gráfico. Quando uma lâmpada ou resistor é dito ôhmico o gráfico é uma reta obedecendo a Lei de Ohm:

V = R.iA alternativa “B” também está errada, pois quando calcu- lamos a potência com a fórmula: P = i.VNote que no gráfico mostra quando V vale 10V a corrente i é 0,25A. Com esses valores calculamos a potência neste ponto.

P = V.i = 10.0,25 = 2,5W

Portanto diferente de 5W.A alternativa “C” está correta, pois quando calculamos a resistência quando a lâmpada está operando a 120V ela dissipa uma potência de 60W, e com essas informações podemos calcular a sua resistência e compara-la quando em operação em 10V. Para calcular a resistência usamos a fórmula:

P = V2/R

�

Agora precisamos calcular a resistência quando a lâmpa- da opera sob uma tensão de 10V. Para isso basta usar a Lei de Ohm: V = R.i, o valor da corrente é 0,25A (valor reti- rado do gráfico).

�

Comparando os valores, vemos que 240Ω é seis vezes maior que 40Ω, portanto a alternativa está certa.Resposta letra C.

P = V2

R⇔ 60 = 120

2

R⇔ 60.R = 14400⇔R = 240Ω

V =R.i⇔10 =R.0,25⇔R = 40Ω

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EC = 32KT

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com16. No circuito elétrico abaixo, a fonte de tensão é uma ba- teria de força eletromotriz igual a 12 V, do tipo que se usa em automóveis. Aos pólos, A e B, dessa bateria está co- nectada uma resistência externa R. No mesmo circuito, r representa a resistência interna da bateria, e V é um voltí- metro ideal ligado entre os pólos da mesma.

�Indique qual dos gráficos abaixo melhor representa a leitu- ra (V) do voltímetro, como função do valor (R) da resistên- cia externa.

�

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16. Para responder essa questão temos que observar alguns aspectos importantes.Primeiro note que a resistência R varia sua resistência de zero até um valor muito grande, digamos, infinito. Segundo o voltímetro faz a leitura da tensão sobre a resis- tência R.Para obter o gráfico correto vamos dividir o problema em duas partes: 1a - Lembre-se da Lei de Ohm, onde

V = R.I

Note que a equação acima é do primeiro grau, e portanto, se montarmos um gráfico de V x R, vamos obter uma reta como mostrado na figura abaixo.

�

Observe que este gráfico é valido para qualquer valor de R e V, mas em nosso problema temos uma limitação, a força eletromotriz da bateria é de 12V, portanto não assume va- lores superiores a este. Então para valores pequenos de V o gráfico fica seme- lhante ao de cima.2a - Observe que quando temos valores de R muito gran- des, a tensão sobre a resistência R é muito próxima de 12V. Note que como é um circuito série e a resistência interna é bem menor que os valores que a resistência R pode assumir, então como a resistência R = V/i, note que quanto maior for o valor de R maior a d.d.p. sobre essa resistência, porém tem um limite, pois em um circuito série os 12 V da fonte não podem estar aplicados diretamente na resistência R, pois a d.d.p. da resistência interna “r” somada a da resistência “R" dará os 12V, com isso a d.d.p. sobre essa resistência se eleva (enquanto R cresce) até quase 12 V mas nunca chegará nesse valor.

�

Juntando os dois gráficos vamos obter o gráfico da letra “B”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com17. No circuito abaixo, todos os resistores têm resistências idênticas, de valor 10 Ω. A corrente elétrica i, através de R2, é de 500 mA. A fonte, os fios e os resistores são todos ideais.

!

Selecione a alternativa que indica o valor correto da dife- rença de potencial a que está submetido o resistor R1.

(A) 5 V (B) 7,5 V (C) 10 V (D) 15 V (E) 20V

18. A figura abaixo representa duas placas metálicas pla- nas e paralelas, perpendiculares à página, de dimensões muito maiores do que a distância d que as separa. As pla- cas estão eletrizadas com cargas de mesmo módulo, po- rém de sinais contrários.

�

Nessas condições, é correto afirmar que o campo elétrico resultante é nulo

(A) apenas no ponto 1. (B) apenas no ponto 2. (C) apenas no ponto 3.(D) apenas nos pontos 1 e 3.(E) nos pontos 1, 2 e 3.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17. Para saber a d.d.p. sobre o resistor R1, temos que ter o valor da corrente que passa por ele.Note que foi dado o valor da corrente no resistor R2, e de acordo com o enunciado da questão, todos os resistores são iguais, portanto se passa 500mA no R2, passa o mes-mo valor no R3 e R4. Isto acontece porque a associação de resistores que temos entre os resistores é a paralelo. Então a corrente que passa por R1 é a soma das correntes que passam pelos outros resistores, ou seja, 1,5A (lembre- se de que 500mA = 0,5A).Calculando a d.d.p. em R1 temos: U1 = R1.i1 = 10.1,5 = 15VResposta letra “D”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18. Sabemos que entre duas placas eletrizadas com cargas de sinais contrários na região entre elas existe um campo elétrico e de máxima intensidade, portanto a única região possível de se ter um campo elétrico nulo é nos pontos 1 e 3 devido os vetores de campo elétrico gerados pelas duas placas em cada um dos lados resultarem numa resultante nula. Resposta letra “D”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com19. Um fio condutor enrolado em forma de solenóide en- contra-se em repouso no interior de um campo magnético uniforme cuja intensidade (B) varia, em função do tempo (t), do modo indicado no gráfico abaixo. O campo magnéti- co é perpendicular às espiras do solenóide.

�

Nessas condições, indique qual dos seguintes gráficos melhor representa a corrente elétrica (i), induzida no sole- nóide, como função do tempo (t).

�

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19. Para que apareça uma corrente induzida no solenóide o campo magnético deve variar para haver uma variação no fluxo magnético.Observando o gráfico no trecho de 0 até t1, vemos que o campo magnético cresce, fazendo aparecer uma variação no fluxo magnético e com isso surge uma corrente induzi- da neste intervalo. No trecho de t1 a t2, o campo magnético não varia e conse- quentemente não há variação do fluxo magnético e o não aparecimento de uma corrente induzida.No trecho de t2 a t3, o campo agora está diminuindo, agora o fluxo tem uma variação mas de sinal contrário a do pri-meiro trecho, isto fará aparecer uma corrente induzida, mas de sentido contrário a do primeiro trecho, ou seja, po-demos dizer de sinais contrários. O gráfico que melhor representa a situação descrita é o da letra “A”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.comInstrução: As questões 20 e 21 referem-se ao enunciado e à figura abaixo. Dois longos fios retilíneos e paralelos, A e C, que atraves-sam perpendicularmente o plano da página, são percor-ridos por correntes elétricas de mesma intensidade e de sentidos contrários, conforme representa, em corte trans-versal, a figura abaixo. Como é convencional, o ponto do fio A indica que a corrente desse fio está saindo da pá- gina, e o “X” indica que a corrente no fio C está entrando na página.

�

20. No ponto P da figura, o vetor campo magnético

(A) é nulo.(B) aponta para o alto da página. (C) aponta para o pé da página. (D) aponta para a esquerda.(E) aponta para a direita.

21. A força magnética, por metro, exercida pelo fio A sobre o fio C

(A) é nula (B) aponta para o alto da página. (C) aponta para o pé da página. (D) aponta para a esquerda.(E) aponta para a direita.

22. Na figura abaixo estão representadas as configurações espaciais instantâneas de duas ondas transversais senoi- dais, M e N, que se propagam na direção x, ao longo de uma mesma corda musical.

!

Sendo λM e fM, respectivamente, o comprimento de onda e a frequência da onda M, é correto afirmar que o compri-mento de onda λN e a frequência fN da onda N são tais que

(A) λN = 3λM e fN = fM/3. (B) λN = 3λM e fN = fM. (C) λN = λM/3 e fN = 3fM. (D) λN = λM/3 e fN = fM/3. (E) λN = λM e fN = 3fM.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20. Usando a regra da mão direita podemos determinar o campo magnético em P.O fio A (usando a regra) gera em P um campo magnético voltado para cima e o fio C (usando a mesma regra) tam- bém gera vetor campo magnético vertical e para cima. Usando seus conhecimentos sobre vetores, sabemos que vetores com mesma direção e sentido se somam, portanto teremos no ponto P um vetor campo magnético que apon- ta para o alto da página. Resposta letra “B”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21. Observe que as correntes que percorrem os fios tem sen- tidos contrários indicando que os campos magnéticos ge- rado pelos fios tendem a fazer os fios se repelir mutua- mente, ou seja, a força exercida pelo fio A sobre o fio C aponta para a direita.Resposta letra “E”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22. Note que a onda N tem um comprimento de onda três ve- zes menor que o da onda M, isto acontece porque se ob-servarmos o gráfico veremos que cabem exatamente três ondas N no mesmo espaço onde cabem apenas uma M. Como sabemos que o comprimento de onda e a frequên-cia de uma onda são inversamente proporcionais, a onda N que tem um comprimento de onda três vezes menor que o da M, terá uma frequência três vezes maior que a da on-da M, ou seja resposta letra “C”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com23. Considere as seguintes afirmações a respeito da natu- reza das ondas e da forma como elas se propagam. I - Ondas mecânicas consistem em oscilações na densi- dade do meio em que se transmitem e podem se propagar no vácuo. II - Microondas, luz visível e raios-X são ondas eletromag- néticas e se propagam tanto no vácuo como em meios materiais.III - Sob condições adequadas, um feixe de elétrons apre- senta propriedades ondulatórias, conhecidas como ondas de matéria.

Quais estão corretas?

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

24. As figuras abaixo ilustram um experimento muito sim- ples, que consiste em fazer um pulso transversal, que se propaga ao longo de uma mola fina e muito longa, passar por uma fenda estreita.

�

As figuras (a), (b) e (c) procuram mostrar o seguinte:(a) Se a direção do plano de oscilação do pulso for pa- ralelo à fenda, o pulso passa por ela.(b) Se a direção do plano de oscilação do pulso for per- pendicular à fenda, o pulso não passa pela fenda e, em vez disso, reflete-se nela.(c) Se a direção do plano de oscilação do pulso for oblí- quo à fenda, o pulso passará parcialmente por ela. Pode-se afirmar que, nesse experimento, está sendo demonstra-do o fenômeno ondulatório da

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

25. Na figura abaixo estão representados cinco raios lumi- nosos, refletidos por um espelho esférico convexo, e um raio incidente, indicado pela linha de traçado mais espes- so. As letras f e C designam, respectivamente, o foco e o centro de curvatura do espelho.

�Dentre as cinco linhas mais finas numeradas na figura, a que melhor representa o raio refletido pelo espelho é iden- tificada pelo número

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

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23. A primeira afirmação está errada, pois ondas mecânicas não se propagam no vácuo.A segunda afirmação está correta, pois ondas eletromag- néticas não necessitam de meio material para se propa- gar.A terceira afirmação está correta, pois de acordo com a física moderna existe uma dualidade para objetos corpus- culares terem comportamento ondulatório, este comporta- mento fio definido por L. De Broglie, chamando-o de duali- dade partícula-onda.Resposta letra “D”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24. Observando a figura temos um pulso transversal que de- pendendo da sua direção de vibração pode ou não passar pela fenda estreita, este fenômeno se caracteriza por ser polarização.Resposta letra “A”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25. Na figura temos um espelho convexo e se observarmos o raio que incide em sua superfície, ele está direcionado pa- ra o centro de curvatura do espelho.Lembre-se de que todo o raio direcionado ao centro de curvatura, forma um ângulo reto com a superfície, sendo refletido de volta com o mesmo ângulo incidente. (veja a figura abaixo)

�

Resposta letra “B”.

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com26. Na figura abaixo, a linha cheia representa o percurso de um raio de luz que se propaga numa lâmina formada por três camadas de diferentes materiais transparentes, cujos índices de refração absolutos são n1, n2 e n3. Na in- terface das camadas com índices de refração n2 e n3, o raio sofre reflexão total.

�Selecione a alternativa que indica a relação correta entre os índices de refração n1, n2 e n3.

(A) n1 > n2 < n3 (C) n1 > n2 > n3 (E) n1 < n2 > n3 (B) n1 > n2 = n3 (D) n1 < n2 < n3

27. Na figura abaixo, L representa uma lente convergente de vidro, imersa no ar, e O representa um objeto luminoso colocado diante dela. Dentre os infinitos raios de luz que atingem a lente, provenientes do objeto, estão representa- dos apenas dois. Os números na figura identificam pontos sobre o eixo ótico da lente.

�

Analisando a figura, conclui-se que apenas um, dentre os cinco pontos, está situado no plano focal da lente. O nú- mero que identifica esse ponto é

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

28. Nas equações matemáticas utilizadas na física, fre- quentemente encontramos um elemento básico que cha- mamos constante física. São exemplos bem conhecidos de constante física a constante k de Boltzmann, a constan- te universal R dos gases, a velocidade c da luz e a cons- tante h de Planck. As duas primeiras estão presentes na teoria cinética dos gases, a velocidade da luz aparece co-mo constante na teoria da relatividade e a constante de Planck está presente na teoria quântica.

A respeito das constantes citadas, são feitas as seguintes afirmações.

I - Há uma relação de proporcionalidade entre a constante k de Boltzmann e a constante universal R dos gases. II - Desde 1983, o valor da velocidade da luz no vácuo é usado para definir o metro, por decisão do Comitê Interna- cional de Pesos e Medidas.III - O quociente da energia pela freqüência de um fóton é igual à constante de Planck.

Quais estão corretas?

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

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 26. Nesta questão temos um raio de luz que sofre reflexão e refração entre o meio 1 e o meio 2 e reflexão interna total entre o meio 2 e o meio 3.Para saber a relação entre os índices de refração é impor- tante observar os desvios sofridos pelos raios ao mudarem de meio.

�Como o raio se afasta da normal, isto indica que o meio 2 tem um índice de refração menor do o meio 1 (n1 > n2). Após a refração o raio sofre uma reflexão interna total e a condição para que ocorra é que o índice de refração do meio 2 seja maior que o índice de refração do meio 3 (n2 > n3), resposta letra “C”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 27. O plano focal se encontra no ponto 3, porque o raio que está paralelo ao eixo da lente ao ser refratado por ela pas- sa sempre pelo plano focal desta. Resposta letra “C”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 28. A primeira afirmativa está correta, pois sabemos que a constante de Boltzmann aparece na relação:

!

E na Lei Geral dos Gases aparece a constante R universal dos gases:

p.V = n.R.T Como vemos acima podemos isolar os termos em “T” e igualar as expressões, assim temos uma relação entre as duas constantes.

! e a lei geral fica:!

Igualando as expressões teremos:

!

A segunda afirmação também está correta.A terceira afirmativa está correta, pois lembrando da ener-gia do fóton temos:

E = h.f ⇔ h = E/f

ou seja, a razão entre a energia do fóton e sua frequência nos fornece a constante de Plank. Resposta letra “E”.

EC = 32kT

EC = 32kT→ T =

2EC3k

T = pVnR

2EC3k

= pVnR

→ 3.k.p.V = 2EC.n.R

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Prof. Giovane Irribarem de Mello giovanemello@me.com29. No início do século XX, as teorias clássicas da física — como o eletromagnetismo de Maxwell e a mecânica de Newton — não conduziam a uma explicação satisfatória para a dinâmica do átomo. Nessa época, duas descober- tas históricas tiveram lugar: o experimento de Rutherford demonstrou a existência do núcleo atômico, e a interpreta- ção de Einstein para o efeito fotoelétrico revelou a nature- za corpuscular da interação da luz com a matéria. Em 1913, incorporando o resultado dessas descobertas, Bohr propôs um modelo atômico que obteve grande sucesso, embora não respeitasse as leis da física clássica.

Considere as seguintes afirmações sobre a dinâmica do átomo.

I - No átomo, os raios das órbitas dos elétrons: podem as- sumir um conjunto contínuo de valores, tal como os raios das órbitas dos planetas em torno do Sol.II - O átomo pode existir, sem emitir radiação, em estados estacionários cujas energias só podem assumir um con- junto discreto de valores. III - O átomo absorve ou emite radiação somente ao pas- sar de um estado estacionário para outro.

Quais dessas afirmações foram adotadas por Bohr como postulados para o seu modelo atômico?

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

30. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Uma lâmpada de iluminação pública contém vapor de mer- cúrio a baixa pressão. Quando ela está e funcionamento, dois eletrodos no interior da lâmpada submetem o gás a uma tensão, acelerando íons e elétrons. Em conseqüência das colisões provoca das por essas partículas, os átomos são levados estados estacionários de energia mais alta (estados excitados). Quando esses átomos decaem para estados menos excitados, ocorre emissão de luz, luz emi- tida pela lâmpada apresenta, então, um espectro .............., que se origina nas ............. de elétron entre os diferentes níveis ............. de energia.

(A) discreto - transições - atômicos (B) discreto - transições - nucleares (C) contínuo - colisões - atômicos (D) contínuo - colisões - nucleares (E) contínuo - transições - atômicos

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 29. A primeira afirmativa está errada, pois os raios das órbitas dos elétrons assumem um valor discreto, ou seja, não po- dem assumir qualquer valor.A segunda afirmativa está correta.A terceira afirmação está correta.Somente a segunda e a terceira foram adotadas pelo mo-delo de Bohr. Resposta letra “D”.

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 30. O espectro apresentado é discreto, esta origem se encon- tra nas transições entre os estados ou níveis atômicos. Portanto letra “A”.

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