!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
UFRGS 2003
RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
Prof. Giovane Irribarem de Mello
!!
!
Prof. Giovane Irribarem de Mello
01. 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.
(D) 78 m.
(B) 156 m.
(E) 39 m.
[email protected]
RESOLUÇÃO DAS QUESTÃO 1.
Observe que a questão refere-se ao M.R.U.V., pois a velocidade 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 determinar a sua distância percorrida.
v + vf
Como ! v m = o
,
2
25 + 5
! vm =
= 15m / s
2
Então lembramos que a velocidade média também pode
ser determinada pela fórmula:
Δd
Δd
! vm =
→ 15 =
⇔ Δd = 15.5,2 = 78m
Δt
5,2
E portanto, resposta letra “D”.
(C) 144 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 representa — em módulo, direção e sentido — a aceleração do
centro de gravidade da bola nos pontos P, Q e R, respectivamente.
!
(A) ↘︎
↗
(C) ↓
(E) ↓
↑
↓
!
↓ Zero
↓
(B) ↘︎
↗
Zero
(D) ↓
↓
Zero
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 trajetória da bolinha, a gravidade ou aceleração da gravidade
!
(! g ), aponta para o centro da Terra.
Então concluímos que a resposta é a letra “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, respectivamente?
!
!
(A) 1 e 2π.
(D) π e 2π.
(B) ω e 2πω.
(E) π/2 e π.
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.
Δθ
ω =
onde “∆θ” é o ângulo percorrido.
Δt
Como a velocidade angular do ponteiro é constante e vale
ω rad/s, podemos então determinar os ângulos respectivos.
Vamos então calcular o primeiro ângulo ∆θ1 em um tempo
de 1/ω segundos.
Δθ
1
ω = 1 1 ⇔ ω = Δθ1 ⇔ Δθ1 = 1rad
ω
ω
(C) 1 e π.
04. Um dinamômetro, em que foi suspenso um cubo de
madeira, encontra-se em repouso, preso a um suporte rígido. 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, quando a leitura do dinamômetro for 5,5N?
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
(A) 2,2 N.
(D) 5,5 N.
UFRGS 2003
(B) 2,5 N.
(E) 8,0 N.
e agora o segundo ângulo ∆θ2 em um tempo de 2π/ω
segundos.
Δθ
2π
ω = 2π 2 ⇔ ω
= Δθ2 ⇔ Δθ2 = 2πrad ω
ω
(C) 3,0 N.
Daí a resposta é a letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 4.
Bem esse problema é simples de se determinar a resposta. 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 fazendo 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 – P
Note que “P” é o peso do bloco de madeira registrado pelo
dinamômetro e “FD” é a nova medida feita pelo dinamômetro quando a pessoa puxa o bloco.
FP = FD – P → FP = 5,5 – 2,5 = 3,0N
Então ficamos com a letra “C”.
!2
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
4. Um artista de circo, agarrado a uma longa corda suspensa do alto, balança como um pêndulo num plano vertical, fazendo com que o centro de gravidade do seu corpo
percorra um arco de circunferência. Saindo de uma posição 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
[email protected]
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 sabemos que a tensão na corda não será a mesma em função da posição. Então precisamos verificar em que situação a tensão na corda será maior!
!
(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 referência 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.
!
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 6.
Nesta questão temos uma carga elétrica que inicialmente
estava em repouso, colocada em uma região onde há apenas um único campo. A presença de um campo, seja gravitacional, elétrico ou magnético, da origem a uma força.
Como existe apenas um campo elétrico e constante atuando 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 unica força atuando na carga ela não pode ficar imóvel. Lembre-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 está 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 retilínea.
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”!
06. As afirmações abaixo são feitas para o caso em que a
esfera, com relação ao observador O, é solta com velocidade 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.
(C) Apenas IV.
(E) Apenas III e IV.
(B) Apenas II.
(D) Apenas II e III.
!
07. As afirmações abaixo são feitas para o caso em que a
esfera, com relação ao observador O, é solta com velocidade 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.
(C) Apenas I e II.
(E) I, Il e III.
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
UFRGS 2003
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. Portanto ficamos com a letra “B”.
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 diretamente proporcional a velocidade (p = m.v).
A afirmativa II também está errada, pois a energia cinética
é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade
⎛
m.v 2 ⎞
! ⎜ EC =
, e consequentemente aumenta.
2 ⎟⎠
⎝
(B) Apenas III.
(D) Apenas I e III.
!3
A afirmativa III está correta, pois se o campo elétrico é
uniforme, a força aplicada a carga (F = q.E) também é uniforme (constante).
Portanto ficamos com a letra “B”!.
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08. Um caixote se encontra em repouso sobre o piso horizontal de uma sala (considerada um sistema de referência inercial).
Primeiramente, é exercida sobre o caixote uma força horizontal 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 contrario a F0, conforme representa a figura abaixo.
[email protected]
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 contrario 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 resultante (W = FR.d.cos θ).
Com isso ficamos com a letra “A”".
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
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 9.
Observe que a resposta da questão está no próprio enunciado.
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 deve coincidir com o da Terra, ou seja, igual ao da Terra. Então ficamos com a letra “D” !.
!
(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 revolução em torno da Terra, eles devem se manter fixos sobre
o mesmo ponto da superfície terrestre, apesar do movimento 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 rotação da Terra; e
3o) ter o período de revolução ................... período de rotação 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
!
!
!
!
!
!
!
!
!
UFRGS 2003
!4
FÍSICA
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10. 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 formarse vácuo no interior do recipiente; portanto, como a natureza 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 sabemos 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?
!
!
(B) Apenas II.
(D) Apenas II e III.
!
!
(B) 42 m.
(E) 42 km.
(A) Apenas I.
(C) Apenas I e III.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10.
Se tu leu o texto ao lado, já deve ter percebido que ele trata da história de como surgiu o conceito de pressão atmosférica.
Bem então vamos analisar as afirmações:
A afirmação I está correta, pois sabemos que o ar é matéria 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 Terra menor a gravidade e, portanto menor a força de atração, 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 determinada 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”.
(E) I, II e III.
11. Uma amostra de água sofre um processo de resfriamento 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.
(D) 4,2 km.
(C) 420 m.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12.
O problema é sobre dilatação linear. Observe que o problema 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 podemos 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 = ∆LB
Como 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”.
12. Os respectivos coeficientes de dilatação linear, αA e αB,
de duas hastes metálicas, A e B, guardam entre si a relação αB = 2.αA. Ao sofrerem um aquecimento de 20 oC, a
partir da temperatura ambiente, as hastes exibem a mesma variação ∆L no seu comprimento. Qual é a relação
entre os respectivos comprimentos iniciais, LA e LB, das
hastes?
!
(A) LB = 2.LA.
(D) LB =LA/4.
!
(B) LB = 4.LA.
(A) LB = LA/2.
(C) LB = LA.
13. Uma amostra de gás ideal, quando submetida à pressão 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 termodinâmicas e completa o ciclo que aparece no diagrama.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13.
Nesta questão sobre termodinâmica, temos que lembrar
das propriedades gráficas. Para calcular o trabalho realizado pelo gás devemos apenas calcular a área interna do
gráfico. Como a figura é um triângulo retângulo, a área
deste é definida por:
BasexAltura
!A=
2
Resolvendo:
25x100 2500
!A=
=
= 1250kPa / ℓ = 1250J = 1,25x103 J
2
2
Resposta letra “C”".
!
!
Qual é o trabalho líquido realizado pelo gás no ciclo completo?
!
(A) 1,25 J.
(D) 2,50x103 J.
UFRGS 2003
(B) 2,50 J.
(E) 2,50x106 J.
(C) 1,25x103 J.
!5
FÍSICA
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14. 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 mesma teoria, a energia cinética média de uma molécula de
neônio seria de, aproximadamente,
!
!
(A) 0,4x10-21J.
(D) 25,6x10-21J.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14.
Essa questão aborda o tema termodinâmica e para responde-la precisamos lembrar como é definida a energia cinética de uma molécula.
3
KT
2
onde k é a constante de Boltzmann e T a temperatura do
gás.
Note que a energia cinética depende basicamente da temperatura do gás. Como os dois gases no problema se encontram a mesma temperatura, a energia cinética média
das moléculas dos dois gases também é a mesma. Portanto a resposta é a letra “B”.
EC =
(B) 6,4x10-21J.
(C) 12,8x10-21J.
-21
(E) 102,4x10 J.
15. O gráfico abaixo mostra a curva volt-ampère de uma
lâmpada incandescente comum. A lâmpada consiste basicamente 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 nominal de 120 V.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15.
Nessa questão observe que o gráfico mostra o comportamento 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, portanto não tem resistência constante durante o intervalo mostrado no gráfico. Quando uma lâmpada ou resistor é dito
ôhmico o gráfico é uma reta obedecendo a Lei de Ohm:
V = R.i
A alternativa “B” também está errada, pois quando calculamos a potência com a fórmula: P = i.V
Note 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
!
!
!
Com base no gráfico e nas características da lâmpada, é
correto afirmar que
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
(A) a resistência elétrica do filamento, no intervalo de tensão 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 submetida 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.
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
UFRGS 2003
!
V2
120 2
⇔ 60 =
⇔ 60.R = 14400 ⇔ R = 240Ω R
R
Agora precisamos calcular a resistência quando a lâmpada 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 retirado do gráfico).
P =
!
!
V = R.i ⇔ 10 = R.0,25 ⇔ R = 40Ω Comparando os valores, vemos que 240Ω é seis vezes
maior que 40Ω, portanto a alternativa está certa.
Resposta letra C.
!6
!!
!!
!!
!!
!!
!!
FÍSICA
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16. No circuito elétrico abaixo, a fonte de tensão é uma bateria de força eletromotriz igual a 12 V, do tipo que se usa
em automóveis. Aos pólos, A e B, dessa bateria está conectada uma resistência externa R. No mesmo circuito, r
representa a resistência interna da bateria, e V é um voltímetro ideal ligado entre os pólos da mesma.
[email protected]
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 resistência R.
Para obter o gráfico correto vamos dividir o problema em
duas partes:
1a - Lembre-se da Lei de Ohm, onde
!
!
V = R.I
Indique qual dos gráficos abaixo melhor representa a leitura (V) do voltímetro, como função do valor (R) da resistência externa.
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 valores superiores a este.
Então para valores pequenos de V o gráfico fica semelhante ao de cima.
2a - Observe que quando temos valores de R muito grandes, 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” .
!!
!!
!!
UFRGS 2003
!7
FÍSICA
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17. 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.
!
!
!
[email protected]
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
mesmo valor no R3 e R4. Isto acontece porque a corrente
ao passar por R1 se divide em três parte iguais.
Então a corrente que passa por R1 é a soma das correntes
que passam pelos outros resistores, ou seja, 1,5A (lembrese de que 500mA = 0,5A).
Calculando a d.d.p. em R1 temos:
U1 = R1.i1 = 10.1,5 = 15V
Resposta letra “D”.
!
Selecione a alternativa que indica o valor correto da diferença de potencial a que está submetido o resistor R1.
(A) 5 V
(B) 7,5 V
(C) 10 V
(D) 15 V
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”.
(E) 20V
18. A figura abaixo representa duas placas metálicas planas e paralelas, perpendiculares à página, de dimensões
muito maiores do que a distância d que as separa. As placas estão eletrizadas com cargas de mesmo módulo, porém de sinais contrários.
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!
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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.
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FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
19. Um fio condutor enrolado em forma de solenóide encontra-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 magnético é perpendicular às espiras do solenóide.
[email protected]
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 induzida neste intervalo.
No trecho de t1 a t2, o campo magnético não varia e conseqüentemente 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 primeiro trecho, isto fará aparecer uma corrente induzida
mas de sentido contrário a do primeiro trecho, ou seja, podemos dizer de sinais contrários.
O gráfico que melhor representa a situação descrita é op
da letra “A”.
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Nessas condições, indique qual dos seguintes gráficos
melhor representa a corrente elétrica (i), induzida no solenóide, como função do tempo (t).
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FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Instrução: As questões 20 e 21 referem-se ao enunciado
e à figura abaixo.
Dois longos fios retilíneos e paralelos, A e C, que atravessam perpendicularmente o plano da página, são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade e de
sentidos contrários, conforme representa, em corte transversal, a figura abaixo. Como é convencional, o ponto do
fio A indica que a corrente desse fio está saindo da página, e o “X” indica que a corrente no fio C está entrando
na página.
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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.
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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 senoidais, M e N, que se propagam na direção x, ao longo de
uma mesma corda musical.
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Sendo λM e fM, respectivamente, o comprimento de onda e
a frequência da onda M, é correto afirmar que o comprimento de onda λN e a frequência fN da onda N são tais que
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(A) λN = 3λM e fN = fM/3.
(C) λN = λM/3 e fN = 3fM.
(E) λN = λM e fN = 3fM.
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UFRGS 2003
(B) λN = 3λM e fN = fM.
(D) λN = λM/3 e fN = fM/3.
[email protected]
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) também 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 aponta para o alto da página.
Resposta letra “B”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21.
Observe que as correntes que percorrem os fios tem sentidos contrários indicando que os campos magnéticos gerado pelos fios tendem a fazer os fios se repelir mutuamente, 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 vezes menor que o da onda M, isto acontece porque se observarmos 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 frequência de uma onda são inversamente proporcionais, a onda
N que tem um comprimento de onda três vezes menor que
o da M, terá uma freqüência três vezes maior que a da onda M, ou seja resposta letra “C”.
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23. Considere as seguintes afirmações a respeito da natureza das ondas e da forma como elas se propagam.
I - Ondas mecânicas consistem em oscilações na densidade do meio em que se transmitem e podem se propagar
no vácuo.
II - Microondas, luz visível e raios-X são ondas eletromagnéticas e se propagam tanto no vácuo como em meios
materiais.
III - Sob condições adequadas, um feixe de elétrons apresenta propriedades ondulatórias, conhecidas como ondas
de matéria.
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!
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Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas II e III.
(B) Apenas II.
(E) I,II e III.
(C) Apenas I e III.
24. As figuras abaixo ilustram um experimento muito simples, 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 paralelo à fenda, o pulso passa por ela.
(b) Se a direção do plano de oscilação do pulso for perpendicular 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 oblíquo à fenda, o pulso passará parcialmente por ela. Podese afirmar que, nesse experimento, está sendo demonstrado o fenômeno ondulatório da
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(A) polarização.
(C) difração.
(E) dispersão.
(B) refração.
(D) interferência.
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25. Na figura abaixo estão representados cinco raios luminosos, refletidos por um espelho esférico convexo, e um
raio incidente, indicado pela linha de traçado mais espesso. 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 identificada pelo número
(A) 1.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24.
Observando a figura temos um pulso transversal que dependendo 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 para 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)
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[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23.
A primeira afirmação está errada, pois ondas mecânicas
não se propagam no vácuo.
A segunda afirmação está correta, pois ondas eletromagnéticas não necessitam de meio material para se propagar.
A terceira afirmação está correta, pois de acordo com a
física moderna existe uma dualidade para objetos corpusculares terem comportamento ondulatório, este comportamento fio definido por L. De Broglie, chamando-o de dualidade partícula-onda.
Resposta letra “D”!.
(B) 2.
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(C) 3.
(D) 4.
(E) 5.
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Resposta letra “B”.
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FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
26. 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 interface das camadas com índices de refração n2 e n3, o
raio sofre reflexão total.
[email protected]
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 importante observar os desvios sofridos pelos raios ao mudarem
de meio.
Selecione a alternativa que indica a relação correta entre
os índices de refração n1, n2 e n3.
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(A) n1 > n2 < n3
(B) n1 > n2 = n3
(C) n1 > n2 > n3
(D) n1 < n2 < n3
(E) 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 representados 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 número que identifica esse ponto é
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(A) 1.
(B) 2.
(C) 3.
(D) 4.
(E) 5.
28. Nas equações matemáticas utilizadas na física, frequentemente encontramos um elemento básico que chamamos constante física. São exemplos bem conhecidos
de constante física a constante k de Boltzmann, a constante universal R dos gases, a velocidade c da luz e a constante h de Planck. As duas primeiras estão presentes na
teoria cinética dos gases, a velocidade da luz aparece como constante na teoria da relatividade e a constante de
Planck está presente na teoria quântica.
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!
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 Internacional de Pesos e Medidas.
III - O quociente da energia pela freqüência de um fóton é
igual à constante de Planck.
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!
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
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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 passa 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:
3
! EC = kT 2
E na Lei Geral dos Gases aparece a constante R universal
dos gases:
p.V = n.R.T
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UFRGS 2003
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”.
Como vemos acima podemos isolar os termos em “T” e
igualar as expressões, assim temos uma relação entre as
duas constantes.
!
! EC =
!
2E
3
pV
kT → T = C e a lei geral fica:! T =
2
3k
nR
Igualando as expressões teremos:
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!
2E
pV
! C =
→ 3.k.p.V = 2EC .n.R
3k nR
A segunda afirmação também está correta.
A terceira afirmativa está correta, pois lembrando da energia 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”.
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FÍSICA
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29. 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 descobertas históricas tiveram lugar: o experimento de Rutherford
demonstrou a existência do núcleo atômico, e a interpretação de Einstein para o efeito fotoelétrico revelou a natureza 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.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 29.
A primeira afirmativa está errada, pois os raios das órbitas
dos elétrons assumem um valor discreto, ou seja, não podem assumir qualquer valor.
A segunda afirmativa está correta.
A terceira afirmação está correta.
Somente a segunda e a terceira foram adotadas pelo modelo de Bohr.
Resposta letra “D”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 30.
O espectro apresentado é discreto, esta origem se encontra nas transições entre os estados ou níveis atômicos.
Portanto letra “A”.
I - No átomo, os raios das órbitas dos elétrons: podem assumir 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 conjunto discreto de valores.
III - O átomo absorve ou emite radiação somente ao passar de um estado estacionário para outro.
!
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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 mercúrio 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 emitida 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
!!
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