UFRGS 2015
RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Prof. Giovane Irribarem de Mello
1. Em 2014, comemoraram-se os 50 anos do início da
operação de trens de alta velocidade no Japão, os chamados trens-bala. Considere que um desses trens desloca-se
com uma velocidade constante de 360 km/h sobre trilhos
horizontais. Em um trilho paralelo, outro trem desloca-se
também com velocidade constante de 360 km/h, porém
em sentido contrário.
Nesse caso, o módulo da velocidade relativa dos trens, em
m/s, é igual a
(A) 50.
(B) 100.
(C) 200.
(D) 360.
(E) 720.
2. Trens MAGLEV, que têm como princípio de funcionamento a suspensão eletromagnética, entrarão em operação comercial no Japão, nos próximos anos. Eles podem
atingir velocidades superiores a 550 km/h. Considere que
um trem, partindo do repouso e movendo-se sobre um trilho retilíneo, é uniformemente acelerado durante 2,5 minutos até atingir 540 km/h.
Nessas condições, a aceleração do trem, em m/s2, é
(A) 0,1.
(B) 1.
(C) 60.
(D) 150.
(E) 216.
3. Em uma região onde a aceleração da gravidade tem
módulo constante, um projétil é disparado a partir do solo,
em uma direção que faz um ângulo a com a direção horizontal, conforme representado na figura abaixo.
!
Assinale a opção que, desconsiderando a resistência do
ar, indica os gráficos que melhor representam, respectivamente, o comportamento da componente horizontal e o
da componente vertical, da velocidade do projétil, em função do tempo.
[email protected]
RESOLUÇÃO DAS QUESTÃO 1.
Para determinar a velocidade relativa entre os trens é necessário apenas que se some as velocidades.
VR = vA + vb
VR = 360 + 360 = 720 km/h
Como a questão pede em m/s, basta dividir por 3,6 a resposta! vR = 720/3,6 = 200 m/s
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 2.
Para determinar a aceleração do trem usamos a relação
abaixo:
Δv
a=
Δt
!
Como a resposta da unidade da aceleração está em m/s2
devemos converter a velocidade e o tempo nas unidades
adequadas.
vo = 0 m/s; vf = 540 km/h/3,6 = 150 m/s;
Δt = 2,5 min = 150 s
Δv 150 − 0
a=
=
= 1 m/s2
Δt
150
!
Portanto resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 3.
Em movimentos de projéteis onde não atua a força de resistência do ar, o movimento da partícula é composto por
dois movimentos independentes que atuam em direções
distintas.
Na vertical temos um movimento com aceleração constante e na horizontal um movimento com velocidade constante.
Observando o gráfico, verificamos que a partícula lançada
se desloca no sentido positivo do eixo X, isso indica que
sua velocidade deve ser constante e positiva, de acordo
com o gráfico II.
O mesmo acontece no eixo Y, o objeto se desloca para cima no sentido positivo do eixo Y, indicando que sua velocidade deve ser positiva mas deve diminuir. Com isso podemos eliminar o gráfico I e sobra apenas o III e V.
Como a aceleração tem valor constante o gráfico deve ser
uma reta, pois o coeficiente angular da reta é a medida
aceleração. No gráfico V temos uma reta, indicando uma
aceleração constante e uma reta com coeficiente angular
negativo devido a sua declividade, indicando uma aceleração negativa. Como a velocidade está inicialmente reduzindo a aceleração deve ter sinal contrário ao da velocidade.
Resposta letra B.
!
(A) I e V.
(B) II e V.
(C) II e III.
(D) IV e V.
(E) V e lI.
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!
2
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4. A elipse, na figura abaixo, representa a órbita de um
planeta em torno de uma estrela S. Os pontos ao longo da
elipse representam posições sucessivas do planeta, separadas por intervalos de tempos iguais. As regiões alternadamente coloridas representam as áreas varridas pelo raio
da trajetória nesses intervalos de tempo. Na figura, em
que as dimensões dos astros e o tamanho da órbita não
estão em escala, o segmento de reta ! SH representa o
raio focal do ponto H, de comprimento p.
!
Considerando que a única força atuante no sistema estrela-planeta seja a força gravitacional, são feitas as seguintes afirmações.
I – As áreas S1 e S2, varridas pelo raio da trajetória, são
iguais.
II – O período da órbita é proporcional a p3.
III – As velocidades tangenciais do planeta nos pontos A e
H, vA e vH, são tais que vA > vH.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(C) Apenas I e III.
(E) I, II e III.
(B) Apenas I e II.
(D) Apenas II e III.
5. Um bloco de massa 1 kg move-se retilineamente
com velocidade de módulo constante igual a 3 m/s, sobre uma superfície horizontal e sem atrito. A partir de
dado instante, o bloco recebe o impulso de uma força
externa aplicada na mesma direção e sentido de seu
movimento. A intensidade dessa força, em função do
tempo, é dada pelo gráfico abaixo.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4.
Analisando as afirmações temos:
I – Correta, pois de acordo com a segunda lei de Kepler,
se os intervalos de tempo ! AB e ! IJ são iguais então as
áreas varridas pelo segmento de reta que une o planeta a
estrela também serão iguais.
II – Errada, pois o período depende da relação T2 = kp3.
3
Então o período será igual à ! T = kp . Com isso podemos
dizer que o período é proporcional p3/2.
III – Correta, pois se observarmos na figura, vemos que
entre ! AB ele percorre um arco de tamanho maior que ! HI
para o mesmo intervalo de tempo, como mencionado no
enunciado.
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 5.
Para encontrar a velocidade atingida com o impulso teremos que resolver a questão por etapas.
Primeiro temos que lembrar que a área abaixo da linha do
gráfico nos fornece o impulso da força e necessitamos calcular essa área.
!
A área marcada “A” é um trapézio e pode ser facilmente
calculada. A = (B+b)h/2 = (2+1).4/2 = 6
Lembre-se que esse resultado da área é o impulso da
força, portanto I = 6 N.s
Agora usando o teorema do impulso podemos calcular a
velocidade atingida.
I = ΔQ
I = Qf - Qi
I = m.vf - m.vi
6 = 1.vf - 1.3 ⇒ vf = 9 m/s
Resposta letra E.
!
A partir desse gráfico, pode-se afirmar que o módulo da
velocidade do bloco após o impulso recebido é, em m/s,
de
(A) -6.
(D) 7.
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(B) 1.
(E) 9.
(C) 5.
!
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6. Dois blocos, 1 e 2, são arranjados de duas maneiras
distintas e empurrados sobre uma superfície sem atrito,
por uma mesma força horizontal F. As situações estão representadas nas figuras I e II abaixo.
!
Considerando que a massa do bloco 1 é m1 e que a massa do bloco 2 é m2 = 3 m1, a opção que indica corretamente a intensidade da força que atua entre os blocos, nas situações I e II, é, respectivamente,
(A) F/4 e F/4.
(D) 3F4 e F/4.
(B) F/4 e 3F/4
(E) F e F.
(C) F/2 e F/2.
Instrução: As questões 07 e 08 referem-se ao enunciado
abaixo.
Na figura abaixo, estão representados dois pêndulos simples, X e Y, de massas iguais a 100 g. Os pêndulos, cujas
hastes têm massas desprezíveis, encontra-se no campo
gravitacional terrestre, O pêndulo Y encontra-se em repouso quando o pêndulo X é liberado de uma altura h = 0,2 m
em relação a ele. Considere o módulo da aceleração da
gravidade g = 10 m/s2.
!
7. Após a colisão, X e Y passam a mover-se juntos, formando um único pêndulo de massa 200 g. Se v é a velocidade do pêndulo X no instante da colisão, o módulo da
velocidade do pêndulo de massa 200 g, imediatamente
após a colisão, é
(B) ! 2 v.
(A) 2v.
(D)! v
2.
(C) v.
(E) v/2.
8. Qual foi o trabalho realizado pelo campo gravitacional
sobre o pêndulo X, desde que foi liberado até o instante da
colisão?
(A) 0,02 J.
(D) 20,0 J.
(B) 0,20 J.
(E) 200,0 J.
(C) 2,00 J.
9. Observe o sistema formado por um bloco de massa m
comprimindo uma mola de constante k, representado na
figura abaixo.
!
Considere a mola como sem massa e o coeficiente de
atrito cinético entre o bloco e a superfície igual a µC.
Qual deve ser a compressão X da mola para que o bloco
deslize sem rolar sobre a superfície horizontal e pare no
ponto distante 4X da posição de equilíbrio da mola?
(A) 2mg/k.
(D) 8µCmg/k.
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(B) 2µCmg/k.
(E) 10µCmg/k.
(C) 4µCmg/k.
!
4
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6.
Para calcular a intensidade da força que atua entre os blocos nas duas situações iniciaremos calculando a aceleração dos blocos na situação I.
Situação I
FR = m.a ⇒ F = (m1 + m2).a ⇒ F = (m1 + 3m1).a
⇒ a = F/4m1
Calculando a força entre os blocos.
FR = m.a ⇒ F’ = m2.a ⇒ F’ = 3m1.F/4m1 ⇒ F’ = 3F/4
Situação II
FR = m.a ⇒ F = (m1 + m2).a ⇒ F = (m1 + 3m1).a
⇒ a = F/4m1
Calculando a força entre os blocos.
FR = m.a ⇒ F’ = m1.a ⇒ F’ = m1.F/4m1 ⇒ F’ = F/4
Resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 7.
Pelo enunciado vemos que a situação pós choque entre
os pêndulos indica uma colisão inelástica. Podemos determinar a velocidade do sistema pós colisão usando a lei de
conservação da quantidade de movimento.
QAntes = QDepois
QX + QY = Q ⇒ mX.v + mY.0 = (mX + mY).v’
⇒ 100.v = (100 + 100).v’ ⇒ v’ = v/2
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 8.
Para determinar o trabalho da força gravitacional usamos
a equação abaixo:
W = F.d.cos θ
Não podemos esquecer de que como nas respostas o
trabalho é dado em joules, então devemos usar o S.I. e a
força em questão é o peso da esfera X e o deslocamento
é a altura h já que forças conservativas não dependem de
trajetória.
W = P.h.cos θ
W = m.g.h.cos θ
W = 0,1.10.0,2.cos 0o
W = 0,20 J
Portanto letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9.
No enunciado da questão é mencionado que o bloco pára
na posição 4X, indicando que o sistema não é conservativo. Com isso podemos usar o Teorema do Trabalho-Energia para encontrar a energia potencial elástica.
W = ΔEM
Note que quando o bloco está comprimindo a mola a
energia mecânica inicial do sistema é apenas a energia
potencial elástica, mas como o bloco que entra em movimento a medida que se desloca ele transforma parte dessa energia em cinética que também se perde para o atrito
com a superfície fazendo toda a energia potencial elástica
dada a ele no início ser perdida até ele pára.
Então equacionamos o sistema assim:
Wfa = ΔEM = EMf – EMi = ECf + EPef – (ECi + EPei)
F.d.cos θ = 0 + 0 – (0 + kx2/2)
fa.5x.cos 180o = -kx2/2
Obs.: Note que o ângulo é 180o pois a força de atrito no
bloco está orientado para a esquerda enquanto o vetor
deslocamento para a direita! Também não esqueça que
como o bloco se desloca na horizontal a força normal tem
o mesmo valor da força peso (N = P).
µC.N.10x(-1) = -kx2 ⇒ x = 10.µC.P/k ⇒ x = 10.µC.m.g/k
Portanto resposta letra E.
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10. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Dois objetos, R e S, cujos volumes são iguais, são feitos
do mesmo material. R tem a forma cúbica e S a forma
esférica. Se R é maciço e S é oco, seus respectivos pesos
PR e PS são tais que ……….. . Quando mantidos totalmente submersos em água, a força de empuxo ER exercida
sobre R é …………. força de empuxo ES exercida sobre S.
(A) PR > PS – maior do que a
(B) PR > PS – igual a
(C) PR > PS – menor do que a
(D) PR = PS – maior do que a
(E) PR = PS – igual a
11. Duas barras metálicas, X e Y, de mesmo comprimento
(l) em temperatura ambiente T0, são aquecidas uniformemente até uma temperatura T. Os materiais das barras
tem coeficientes de dilatação linear, respectivamente αX e
αY, que são positivos e podem ser considerados constantes no intervalo de temperatura ΔT = T - T0.
Na figura abaixo, a reta tracejada X representa o acréscimo relativo Δl/l no comprimento da barra X, em função
da variação da temperatura.
!
Sabendo que αY = 2αX, assinale a alternativa que indica a
reta que melhor representa o acréscimo Δl/l no comprimento da barra Y, em função da variação da temperatura.
(A) 1
(B) 2
(C) 3
(D) 4
(E) 5.
12. Na figura abaixo, EH2 e EO2 e VH2 e VO2 são, respectivamente, as energias cinéticas médias e as velocidades
médias das moléculas de uma amostra de gás H2 e de outra, de gás O2, ambas em temperatura de 27 oC.
Assinale a alternativa que relaciona corretamente os valores das energias cinéticas médias e das velocidades médias das moléculas de H2 e de O2.
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!
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12.
Para um gás monoatômico a sua energia interna (soma
das energias das moléculas de um gás) é a própria energia cinética media dada por:
3
U = EC = kT
2
!
Onde T é a temperatura e k a constante de Boltzmann.
Como vemos na equação acima a energia cinética média
é diretamente proporcional à temperatura do gás e como
esta é a mesma para os dois gases podemos concluir que
suas energias cinéticas médias são iguais EH2 = EO2.
Agora para analisar as velocidades médias das moléculas
é necessário lembrarmos da equação da energia cinética.
2.EC
2.EC
m.v 2
v2 =
⇒v=
m
m (1)
2 isolando “v” temos !
!
Como o número de mol é dado por n = m/M, onde M é a
massa molar e m a massa do gás. Isolando m temos:
m = n.M (2)
então a massa é proporcional a massa molar (2) e a massa molar do hidrogênio é menor que a do oxigênio e isso
implica que sua velocidade média será maior do que a do
gás oxigênio (VH2 > VO2) de acordo com a equação (1).
Resposta letra C.
EC =
!
(A) EH2 > EO2 e VH2 > VO2.
(C) EH2 = EO2 e VH2 > VO2.
(E) EH2 = EO2 e VH2 < VO2.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10.
Como os volumes são iguais dos corpos R e S, o corpo
que é oco tem massa menor, e como o peso é dado por:
P = m.g
Então se a massa de R é maior que a de S o peso de R
também será maior que o de S (PR > PS).
Para analisar os empuxos temos que lembrar que o
empuxo é dado pela equação:
E = µliq..g.Vld
Através da equação percebemos que o empuxo depende
do volume de líquido deslocado pelos corpos R e S. Como
seus volumes são iguais, os volumes deslocados também
serão e com isso seus empuxos também serão iguais.
Resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11.
Para entender o raciocínio deste problema temos que lembrar da equação da dilatação linear e logo após formatar a
equação para que corresponda ao gráfico.
Δl = lo.α.ΔT
Formatando:
Δl/lo = α.ΔT
Agora que temos a equação como está no gráfico podemos notar que o coeficiente de dilatação linear é o termo
que representa o coeficiente angular da reta do gráfico.
Como a barra Y tem o dobro do coeficiente de dilatação
linear de X, então a reta que representa Y deve ter o dobro
do coeficiente angular em relação a barra X.
Analisando o gráfico para a mesma variação de temperatura vemos que a reta 3 corresponde essa situação como
mostrado abaixo.
(B) EH2 < EO2 e VH2 < VO2.
(D) EH2 = EO2 e VH2 = VO2.
!
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13. A figura abaixo apresenta um diagrama Pressão x Volume. Nele, os pontos M, N e R representam três estados
de uma mesma amostra de gás ideal.
!
Assinale a alternativa que indica corretamente a relação
entre as temperaturas absolutas TM, TN e TR dos respectivos estados M, N e R.
(A) TR < TM > TN.
(C) TR = TM > TN.
(E) TR = TM < TN.
(B) TR > TM > TN.
(D) TR < TM < TN.
14. Sob condições de pressão constante, certa quantidade de calor Q, fornecida a um gás ideal monoatômico, eleva sua temperatura em ΔT.
Quanto calor seria necessário, em termos de Q, para produzir a mesma elevação de temperatura ΔT, se o gás fosse mantido em volume constante?
(A) 3Q.
(B) 5Q/3.
(C) Q.
(D) 3Q/5.
(E) 2Q/5.
15. Em uma aula de física, foram utilizadas duas esferas metálicas idênticas, X e Y: X está suspensa por um
fio isolante na forma de um pêndulo e Y fixa sobre um
suporte isolante, conforme representado na figura abaixo. As esferas encontram-se inicialmente afastadas, estando X positivamente carregada e Y eletricamente
neutra.
!
Considere a descrição, abaixo, de dois procedimentos
simples para demonstrar possíveis processos de eletrização e, em seguida, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados, na ordem
em que aparecem.
I – A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Nesse caso, verifica-se experimentalmente que
a esfera X é ………… pela esfera Y.
II – A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Enquanto mantida nessa posição, faz-se uma ligação da esfera Y com a terra, usando um fio condutor.
Ainda nessa posição próxima de X, interrompe-se o
contato de Y com a terra e, então, afasta-se novamente
Y de X.
Neste caso, a esfera Y fica …………………… .
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13.
Para encontrar a relação solicitada na questão temos que
lembrar da lei Geral dos Gases: p.V = n.R.T
Nesta lei percebemos que a temperatura é proporcional ao
produto pressão-Volume. Portanto quanto maior for esse
produto maior a temperatura.
Então analisando os produtos nos pontos referidos temos:
Em M o produto 6x0,1 dá 0,6.
Em N o produto 4x0,2 dá 0,8.
Em R o produto 2x0,3 dá 0,6.
Concluindo temos então que a temperatura do gás nos
estados R e M são iguais (TR = TM).
Já o estado N tem a maior temperatura (TR = TM < TN)
Resposta letra E.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14.
Para resolver essa questão temos que lembrar que as moléculas de um gás tem uma energia cinética dada por:
3
EC = n.R.ΔT
2
!
(1)
Como para um gás a sua energia interna (U) é por definição todas as energias das moléculas e estas apenas possuem energia cinética, então podemos dizer U = EC.
Sob pressão constante um gás recebe uma certa quantidade de calor (Q) elevando sua energia interna (ΔU) e
com isso realiza trabalho (W) de acordo com a primeira lei
da termodinâmica:
ΔU = Q – W
(2)
Como o trabalho a pressão consta te pode ser calculado
através da relação: W = p.ΔV e pela Lei Geral dos gases
temos que p.V = nRT, então podemos obter o trabalho:
W = p. ΔV ⇒ W = n.R.ΔT
(3)
Então podemos calcular o calor no primeiro processo fazendo as substituições das equações (1) e (3) na equação
(2) da seguinte forma:
ΔU = Q – W ⇒ ΔEC = Q – W ⇒ 3/2n.R.ΔT = Q – n.R.ΔT ⇒
Q = 3/2n.R.ΔT + n.R.ΔT ⇒ Q = 5/2n.R.ΔT ⇒ 2/5Q = n.R.ΔT
No segundo processo o volume é constante e com isso o
trabalho é zero!
ΔU = Q’ – W ⇒ ΔU = Q’ – 0 ⇒ ΔEC = Q’ ⇒ 3/2n.R.ΔT = Q’
Como sabemos que n.R.ΔT pelo processo anterior vale
2Q/5 então podemos substituir para achar a quantidade de
calor Q’ a volume constate.
3/2.2/5Q = Q’ ⇒ Q’ = 3/5Q
Resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15.
Completando as lacunas da questão temos:
Na I, ao aproximar a esfera Y da X, sabemos que a esfera
Y será atraída por indução, pois no hemisfério esquerdo
da esfera Y haverá um acumulo de cargas de sinal negativo devido a atração exercida pelas cargas positivas em
X.
Na II, se ligarmos o fio condutor no hemisfério direito de Y,
que está com acúmulo de cargas positivas, então este hemisfério está com falta de cargas negativas que será suprido vindo da ligação com a terra. Assim a esfera Y ganha cargas negativas e ao desfazer a ligação ela ficará negativamente carregada. Resposta letra C.
(A) atraída – eletricamente neutra
(B) atraída – positivamente carregada
(C) atraída – negativamente carregada
(D) repelida – positivamente carregada
(E) repelida – negativamente carregada
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16. No circuito esquematizado abaixo, R1 e R2 são resistores com a mesma resistividade ρ. R1 tem comprimento 2L
e seção transversal A, e R2 tem comprimento L e seção
transversal 2A.
!
Nessa situação, a corrente elétrica que percorre o circuito
é
(A) 2AV/(5ρL).
(C) AV/(ρL).
(E) 5AV/(2ρL).
(B) 2AV/(3ρL).
(D) 3AV/(5ρL).
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16.
No circuito da questão temos uma associação em série e
para determinar a corrente basta usar a 1a Lei de Ohm:
i = U/Req
Onde U é a d.d.p. da fonte e vale V.
Para determinar a resistência equivalente, como é um circuito série, apenas somamos os valores das resistências.
Para determinar as resistências dos resistores temos que
usar a 2a Lei de Ohm:
!
R=ρ
A
O resistor R1 sua resistência vale:
17. Partículas α, β e γ são emitidas por uma fonte radioativa e penetram em uma região do espaço onde existe
um campo magnético uniforme. As trajetórias são coplanares com o plano desta pagina e estão representadas na figura que segue.
R1 = ρ
2
A
R2 = ρ
2A
O resistor R2 sua resistência vale:
Portanto a resistência equivalente será:
2
5
Req = R1 + R2 = ρ + ρ
= ρ
A
2A 2 A
!
Então a corrente elétrica vale:
V
2AV
i=
=
5
5ρ
ρ
2 A
!
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17.
Para determinar a orientação do campo magnético na região onde as partículas aparecem temos que lembrar da
regra da mão direita como mostra a figura abaixo.
!
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do enunciado abaixo.
A julgar pelas trajetórias representadas na figura acima,
o campo magnético ............ plano da figura.
(A) aponta no sentido positivo do eixo X, no
(B) aponta no sentido negativo do eixo X, no
(C) aponta no sentido positivo do eixo Y, no
(D) entra perpendicularmente no
(E) sai perpendicularmente do
18. Dois campos, um elétrico e o outro magnético, antiparalelos, coexistem em certa região do espaço. Uma
partícula eletricamente carregada é liberada, a partir do
repouso, em um ponto qualquer dessa região.
Assinale a alternativa que indica a trajetória que a partícula descreve
(A) Circunferencial
(B) Elipsoidal
(C) Helicoidal
(D) Parabólica
(E) Retilínea
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!
7
!
Se escolhermos a partícula α que tem carga positiva e está sendo desviado para a direita, então se seu dedão está
alinhado com o eixo Y, a palma da mão deve estar voltada
para a esquerda indicando o sentido ao qual a força está
atuando sobre a partícula α, com isso seus outros dedos
estarão perpendiculares ao plano da figura, indicando o
sentido do campo magnético.
Resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18.
Observe que a palavra antiparalelos indica que os dois
campos diferem apenas em sentidos opostos.
Então ao abandonar a partícula sofrerá a ação de uma força elétrica que a deslocará retilineamente às linhas do
campo elétrico dada pela equação: F = E.q
Agora para determinar a trajetória da partícula provocada
pela existência do campo magnético é necessário lembrar
da equação da força de Lorentz:
F = B.v.q.sen θ
Como a partícula é liberada a partir do repouso, sua velocidade inicial é zero e com isso não há força magnética
atuando no inicio do seu movimento e ao se mover a partícula (devido a presença do campo elétrico) ela se move
paralelamente à linha do campo magnético com isso o ângulo θ = 0 daí então pela mesma equação a força magnética será zero, fazendo então a partícula uma trajetória retilínea.
Resposta letra E.
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19. Um campo magnético uniforme B atravessa perpendicularmente o plano do circuito representado abaixo, direcionado para fora desta página. O fluxo desse campo através do circuito aumenta à taxa de 1Wb/s.
!
Nessa situação, a leitura do amperímetro A apresenta, em
ampères,
(A) 0,0.
(B) 0,5.
(C) 1,0.
(D) 1,5.
(E) 2,0.
20. Na figura abaixo, um raio luminoso i, propagando-se
no ar, incidi radialmente sobre uma placa semicircular de
vidro.
!
Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória
dos raios r1 e r2 refratados, respectivamente, no vidro e no
ar.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19.
De acordo com a lei de Faraday-Lens a variação do fluxo
magnético no tempo é igual a d.d.p. induzida, portanto temos 1 Wb/s que é igual a 1 V.
Porém precisamos saber se essa d.d.p. deve ser somada
ou subtraída do gerador do circuito. Para determinar isso
devemos descobrir o sentido da corrente induzida no circuito.
Como o fluxo está aumentando e saindo da página, então
a corrente induzida no circuito deve gerar um campo magnético que se oponha ao campo que aparece na questão,
portanto, para dentro da página. Usando a regra da mão
direita determinamos que a corrente induzida deve estar
em sentido horário no circuito, e portanto, em sentido contrário da corrente do gerador do circuito. Com isso a d.d.p
induzida deve ser subtraída da d.d.p. do gerador.
Então a d.d.p. resultante no circuito será:
U=3–1=2V
Então para calcular a corrente no circuito medida pelo amperímetro devemos usar a 1a Lei de Ohm.
U 2
i = = = 1A
! R 2
Resposta letra C.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20.
Para saber a trajetória do raio r1 refratado, basta verificar
na figura que o raio incidente incide sobre a placa semicircular formando um ângulo reto, e portanto, não há mudança na direção do raio luminoso. Com isso eliminamos as
letras D e E.
Agora para determinar a trajetória do raio de luz r2 vemos
que o raio r1 sofre uma nova refração passando do vidro
para o ar. Como o vidro é um meio mais refringente que o
ar, ou seja, tem um índice de refração maior do que o do
ar, o raio de luz ao ser refratado obliquamente para o ar
deve afastar-se da normal (linha tracejada).
Portanto resposta letra A.
!
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!
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FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
21. Na figura abaixo, estão representadas duas ondas
transversais P e Q, em um dado instante de tempo.
Considere que as velocidades de propagação das ondas
são iguais.
!
Sobre essa representação das ondas P e Q, são feitas as
seguintes afirmações.
I – A onda P tem o dobro da amplitude da onda Q.
II – A onda P tem o dobro do comprimento de onda da
onda Q.
III – A onda P tem o dobro da frequência da onda Q.
Quais estão corretas?
(A) Apenas a I.
(C) Apenas a III.
(E) I, II e III.
(B) Apenas a II.
(D) Apenas I e II.
22. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21.
Para responder a questão devemos observar a escala na
figura dada.
A afirmação I está errada, pois se contarmos os quadrados na vertical veremos que ambas as ondas P e Q tem 5
o que garante uma amplitude de 2,5 para cada uma, pois
a amplitude é a metade da distância entre uma crista a um
vale.
A afirmação II está correta, pois para saber o comprimento
de onda contamos os quadrados na horizontal. Então no
caso da onda P da primeira crista bem a esquerda até a
segunda temos 4 quadrados em um ciclo. Já a onda Q da
primeira crista bem a esquerda até a segunda temos
apenas 2 quadrados.
A afirmação III está errada, pois se P tem o dobro do comprimento de onda como comentado na afirmação II, então
P terá a metade da frequência, e para constatar isso, basta observar que em P a distância entre duas cristas indica
o tamanho de 1 ciclo e em Q no mesmo intervalo que em
P temos apenas 1 ciclo, de crista a cista, para Q temos 3
vales o que significa 2 ciclos. Então se temos 2 ciclos em
um mesmo intervalo de tempo para Q e 1 ciclo para P, isso
decorre que a frequência de Q é o dobro de P.
Portanto resposta letra B.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22.
Para responder a questão temos que recordar de algumas
definições básicas sobre as ondas eletromagnéticas.
Na primeira lacuna as ondas eletromagnéticas tem como
característica que seus campos elétricos e magnéticos são
perpendiculares entre si, como a figura abaixo.
A luz é uma onda eletromagnética formada por campos
elétricos e magnéticos que variam no tempo e no espaço e
que, no vácuo, são .............. entre si. Em um feixe de luz
polarizada, a direção da polarização é definida como a
direção ............ da onda.
(A) paralelos
(B) paralelos
(C) perpendiculares
(D) perpendiculares
(E) perpendiculares
- do campo elétrico
- do campo magnético
- de propagação
- do campo elétrico
- do campo magnético
23. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A incidência de radiação eletromagnética sobre uma
superfície metálica pode arrancar elétrons da superfície.
O fenômeno é conhecido como ............. e só pode ser
explicado satisfatoriamente invocando a natureza .............
da luz.
(A) efeito fotoelétrico
(B) efeito Coulomb
(C) efeito Joule
(D) efeito fotoelétrico
(E) efeito Coulomb
UFRGS 2015
-
Já a direção de propagação é definida pelo movimento oscilatório das cargas que respondem ao campo elétrico.
Portanto resposta letra D.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23.
Respondendo a primeira lacuna temos que o fenômeno relacionado a extração de elétrons da superfície de metais
chamado efeito fotoelétrico. Na segunda lacuna, a luz nesse fenômeno deve ser considerada como uma partícula
chamada de fóton, portanto corpuscular.
Resposta letra D.
ondulatória
corpuscular
corpuscular
corpuscular
ondulatória
!
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FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
24. O físico francês Louis de Broglie (1892-1987), em analogia ao comportamento dual onda-partícula da luz, atribuiu propriedades ondulatórias à matéria.
Sendo a constante de Planck h = 6,6x10-34 J.s, o comprimento de onda de Broglie para um elétron (massa m =
9x10-31 kg) com velocidade de módulo v = 2,2 x106 é,
aproximadamente,
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24.
Para determinar o comprimento de onda de Broglie temos
que usar a equação:
h
λ=
m.v
!
(A) 3,3x10-10 m.
(D) 3,0x109 m.
(B) 3,3x10-9 m.
(E) 3,0x1010 m.
Portanto basta apenas substituir os valores dados no
enunciado na equação acima.
(C) 3,3x10-3 m.
!
λ=
25. Considere as figuras abaixo.
h
6,6x10−34
=
= 0,33x10 −9 = 3,3x10−10 m
m.v 9x10−31.2,2x106
Resposta letra A.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25.
Para determinar os produtos basta seguir a informação dada no enunciado de que o nuclídeo pode emitir partículas
alfa (α) ou elétrons.
Então se o elemento sofrer um decaimento onde ele emite
uma partícula α teremos como resultado o elemento X:
!
!
Nuclídeo é um átomo de um elemento X, identificado por
A
X
um número atômico Z e por um número de massa A; ! Z .
A carta de nuclídeos é uma construção gráfica que organiza todos os nuclídeos existentes, estáveis e instáveis,
em função dos números atômicos Z e de nêutrons N que
eles apresentam. A distribuição dos nuclídeos está representada pela região cinza na figura 1 acima. Nessa construção, isóbaros, isótopos e isótonos são facilmente identificados, assim como os produtos de decaimentos radioativos.
226
Ac
A figura 2, excerto da figura 1, destaca o nuclídeo ! 89 ,
que decai principalmente por emissão de partículas α e
por emissão de elétrons. Usando a figura 2, podem-se
identificar os produtos desses dois tipos de decaimento
como, respectivamente,
(A) !
(C) !
(E) !
222
87
Fr
224
87
222
87
Fr
Fr
e!
226
90
e!
e!
Th
.
226
Th
90
224
87
UFRGS 2015
Fr
(B) !
.
(D) !
222
87
224
87
Fr
Fr
e!
e!
226
88
Ra
226
88
Ra
226
89
Ac → 42 α + 222
X
87
Recordando que a partícula alfa é um núcleo de hélio com
número atômico igual a 2 e de massa igual a 4.
Com esse resultado já descartamos as alternativas C e D,
mas já sabemos que o elemento X do resultado do decaimento é o Fr.
A segunda possibilidade de decaimento que o elemento Ac
pode sofrer é emitindo um elétron (partícula beta). En-tão
nesse decaimento temos a seguinte reação abaixo:
!
226
89
Ac → −10β + 22690Y
Nesta reação o elemento Y é o produto final da reação
após a emissão do elétron, tendo como resultado o elemento Th.
Resposta letra A.
.
.
.
!
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FÍSICA