PROVAS DA SEGUNDA ETAPA PS2007/UFG

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1 UF-P/7 PROVA DA EUNDA ETAPA P7/UF Esta parte do relatório mostra o desempenho dos candidatos do grupo na prova de Física da ª etapa do P7. Inicialmente, são apresentados os dados gerais dos candidatos do grupo. Em seguida, são apresentados dois gráficos sobre a prova: o primeiro mostra a distribuição do total de candidatos da ª fase em relação às notas obtidas em Física e o segundo contém as médias das notas alcançadas em cada questão da prova. A nota máxima em cada questão é,. Na seqüência, temos a questão, a resposta esperada (RE) e mais dois gráficos demonstrando o desempenho do total de candidatos do grupo e dos candidatos do curso que teve a maior nota de corte no grupo (Engenharia Civil) nesta questão. Estes gráficos serviram de base para as análises sobre a questão, que são apresentadas logo em seguida. Dados gerais - Candidatos do grupo P7/UF - Nº de candidatos ª etapa ª etapa Inscritos Presentes Classificados Presentes Aprovados rupo Total Engenharia FÍICA - Distribuição das notas de Física ps7 - ª etapa,6,,,8,6,,,, Média por questão - Física P7/UF - ª etapa,8,,89,8, 9 6, Figura : Distribuição das notas dos candidatos presentes do RUPO Figura : Média dos candidatos presentes do RUPO por questão QUETÃO 9 Uma bolinha de massa m é lançada, por uma mola horizontal de constante elástica k, em uma rampa lisa de ângulo de inclinação θ com a horizontal que possui no topo uma curva de raio R, conforme figura abaixo. Considere: Aceleração gravitacional g

2 UF-P/7 A bolinha move-se rente a uma parede lisa perpendicular à rampa e, ao fazer a curva, passa por P, que se encontra a uma altura H da base do plano, atingindo o ponto Q a uma distância D da vertical que passa por P. Nessas condições, calcule: a) A deformação da mola. RE: De P a Q, temos: t q : tempo de queda e v p velocidade horizontal da bolinha, logo, D v p t D gd q e H gt g v () q p v p H Conservação da energia mecânica kx mgh + mv p () ubstituindo () em (): kx mgh + D mg H mgh + D H b) A força que a parede exerce sobre a bolinha no ponto mais alto da trajetória. v RE: Força resultante em P: N + mgsen θ p FC m () R mgh D x + (, k H ubstituindo () em (): N gd m mgsenθ HR N D mg senθ HR (, 6 8 6, Física - Questão 9,,,, 8 6 Física - Questão 9 - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa ,,,,, Figura : Distribuição das notas da questão 9 dos candidatos presentes Figura : Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foi abordado conhecimento de mecânica. Foram exigidas as seguintes habilidades: reconhecer grandezas, conceitos, leis e princípios da Física; aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações-problema e relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos. Os gráficos mostram uma alta concentração de notas baixas, mesmo na Engenharia Civil. Embora a questão exija conhecimentos amplamente discutidos no ensino médio, duas das justificativas plausíveis para o baixo desempenho dos candidatos seriam: o fato da resolução do problema ser literal e a necessidade de se fazer uma conexão entre os conhecimentos de cinemática, dinâmica e conservação da energia para resolver o problema. QUETÃO No arranjo da figura abaixo, uma barra rígida AC, de peso desprezível apoiada numa estaca fixa vertical em B, sustenta um peso P 8 N. Conhecidas as distâncias AC 8 cm, C BC cm e estando o sistema em equilíbrio estático, calcule o módulo A B P

3 UF-P/7 Dados: sen, cos a) da reação da estaca na barra em B ; RE: endo F a força de reação em B e tomando a origem (pólo) em A, temos: B lac 8 M labfb lacp cosα FB P cosα 8 cos F B 9 N l AB (, b) das componentes horizontal e vertical da reação de A na barra AC. RE: Fx FAx FBx FAx FBsenα 9sen F Ax 96 N Fy FAy + FBy P FAy P FB cosα 8 9 cos F Ay 6 N (, Física - Questão Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa 99,,,,,,,,, Figura : Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura 6: Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foi abordado conhecimento de mecânica. Foram exigidas as seguintes habilidades: aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações-problema; relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos e estabelecer relações entre as leis da Física e os fatos do cotidiano. Para a resolução da questão os candidatos deveriam identificar os conceitos de equilíbrio de forças e momentos de forças. A alta concentração de zeros talvez possa ser explicada pelo fato de os candidatos apresentarem dificuldades na decomposição de vetores. QUETÃO Um cilindro de madeira de comprimento 6, cm e área da secção transversal de, cm encontra-se preso a uma mola não deformada de constante elástica, N/m fixa no fundo de um recipiente que contém álcool, conforme figura abaixo.

4 UF-P/7 Dados: Densidade da madeira, g/cm Densidade do álcool,8 g/cm Aceleração gravitacional m/s Considerando o exposto, calcule: a) O comprimento do cilindro imerso estando ele em equilíbrio. dm, RE: No equilíbrio: E P dali g dmlg Li L 6 L i cm (, d,8 b) A freqüência angular do cilindro estando ele oscilando em movimento harmônico simples. RE: endo x o deslocamento do cilindro em relação à água: F R E P kx Portanto, d a a ( L x) g mg kx d gx kx ( d g + k ) x k x i k ef dag + k,8, +,. ω ω rad/s m d L,, 6 8 (, m a a eq 6 8 6, Física - Questão,,, 8 6 Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa 9 6,,, Figura 7: Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura 8: Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foram abordados conhecimentos de mecânica, especificamente oscilações e ondas mecânicas. Foram exigidas as seguintes habilidades: reconhecer grandezas, conceitos, leis e princípios da Física; utilizar as unidades físicas com coerência, na solução de problemas quantitativos; aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações-problema e relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos. Os gráficos mostram uma alta concentração de notas baixas, principalmente zero, no grupo geral, melhorando um pouco na Engenharia Civil. No item (a) exigem-se dois conceitos simples: equilíbrio de forças e empuxo. Isto torna este item fácil. Por sua vez, o item (b) exige a aplicação do conceito de dinâmica, o que trouxe uma maior dificuldade para os candidatos. Nenhum candidato obteve a nota máxima na questão. QUETÃO

5 UF-P/7 Um lago tem uma camada superficial de gelo com espessura de, cm a uma temperatura de 6 C. Determine em quanto tempo o lago irá descongelar sabendo que a potência média por unidade de área da radiação solar incidente sobre a superfície da Terra é W/m. RE: E ol E Term PAt mc T + ml t m c, cal, PA endo ε a espessura do gelo e A sua área superficial temos: t dε ( c T + L),, (, 6 + 8) P t, s ou, Dados: Calor específico do gelo, cal/g ºC Calor latente de fusão do gelo 8 cal/g Densidade do gelo, g/cm ( T + L) J m, daε, logo, 6 88 t horas (, Física - Questão Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa 8 6,,,,, 7 6 9,,,,, Figura 9: Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura : Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foram abordados conhecimentos de calorimetria e termodinâmica. Foram exigidas as seguintes habilidades: utilizar as unidades físicas com coerência, na solução de problemas quantitativos e estabelecer relações entre as leis da Física e os fatos do cotidiano. Embora a questão apresente um grande número de zeros no grupo geral, no curso de Engenharia Civil a distribuição das notas é bastante razoável. QUETÃO Em um arranjo experimental, uma lente convergente, disposta frontalmente entre uma lâmpada acesa de bulbo transparente e uma parede, foi deslocada horizontalmente até se obter uma imagem do filamento aumentada em vezes. endo, m a distância da lâmpada à parede, calcule a distância focal da lente. RE: p + p' () i p' o A p' o p o p () De () e (): p, m e p ', m. f + p + p' 8 f,7 m (,

6 UF-P/7 Física - Questão Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa 8 6,,,,, ,,,, 6 7 Figura : Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura : Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foi abordado conhecimento de óptica. Foram exigidas as seguintes habilidades: aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações-problema; relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos; compreender os princípios básicos de funcionamento de aparelhos e dispositivos de uso comum e estabelecer relações entre as leis da Física e os fatos do cotidiano. A distribuição de notas no grupo geral, foi surpreendentemente baixa, deixando a desejar, uma vez que se trata de um tema amplamente discutido no ensino médio. Já no curso de Engenharia Civil o resultado foi satisfatório. QUETÃO Duas esferas idênticas são suspensas por fios de comprimento l, com os pontos de suspensão separados por l. Os fios são isolantes, inextensíveis e de massas desprezíveis. Quando as esferas estão carregadas com cargas Q de mesmo sinal, os fios fazem um ângulo de com a vertical. Descarregando as esferas e carregando-as com cargas q de sinais opostos, os fios formam novamente um ângulo de com a vertical. De acordo com as informações apresentadas, calcule o módulo da razão Q / q. RE: Cargas Q de mesmo sinal: Q Q Tsen e T cos P tg () π ε D π ε PD D l + lsen l Cargas q de sinais opostos: q q Tsen e T cos P tg () π ε d π ε Pd d l lsen () () Q q Q D l D d q d l l Q q (, 6

7 UF-P/ Física - Questão, Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa, 6 6 Figura : Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura : Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foram abordados conhecimentos de mecânica, eletricidade e magnetismo. Foram exigidas as seguintes habilidades: reconhecer grandezas, conceitos, leis e princípios da Física; aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações-problema e relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos. Aqui também houve uma alta concentração de zeros no grupo geral, com desempenho um pouco melhor dos candidatos ao curso de Engenharia Civil. Nesta questão era esperado um melhor desempenho dos candidatos, pois sua resolução envolve conceitos simples de eletrização e equilíbrio de forças. QUETÃO Um laboratório possui um galvanômetro de resistência interna escala, ma. Calcule a resistência necessária para utilizá-lo como a) um amperímetro para medir uma corrente máxima de ma; RE: Amperímetro resistência R em paralelo: R i i R Max imax i 8 ( i i ) R R b) um voltímetro para medir uma tensão máxima de V. RE: Voltímetro resistência R em série: Max ( R + R ) i V R R Max V i Ω e corrente de fundo de R, Ω (, R 9. 9 Ω (, Física - Questão Física - Questão - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa ,,,, 6 7,,,, 7 Figura : Distribuição das notas da questão dos candidatos presentes Figura 6: Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil 7 Nesta questão, foram abordados conhecimentos de grandezas e medidas, eletricidade e magnetismo. Foram exigidas as seguintes habilidades: utilizar as unidades físicas com coerência, na solução de problemas quantitativos; aplicar conceitos, leis e princípios na solução de situações- 7

8 UF-P/7 problema e compreender os princípios básicos de funcionamento de aparelhos e dispositivos de uso comum. Tanto no grupo geral quanto no curso de Engenharia Civil foi grande a concentração de notas baixas. Esta concentração de notas baixas talvez possa ser explicada pelo fato da questão exigir conhecimentos específicos do princípio de funcionamento de instrumentos de medidas. QUETÃO 6 Para explicar as raias espectrais do átomo de hidrogênio, Niels Bohr formulou a hipótese de que para o elétron de massa m e carga e, descrevendo uma órbita circular de raio r e velocidade v em torno do núcleo, a quantidade mvr ( h / π ) n era quantizada, onde n,,, e h é a constante de Planck. De acordo com o exposto, determine a expressão do raio das órbitas do elétron em função somente de e, h, m, n, π e ε. mv e mre RE: Fc Fe ( mvr ) () r π ε r π ε Da hipótese: ( mvr ) n () h π mre h () () n π ε π h n ε r (, π me Física - Questão 6 Física - Questão 6 - Engenharia Civil P7/UF - ª etapa,,,,,,, Figura 7: Distribuição das notas da questão 6 dos candidatos presentes Figura 8: Distribuição das notas dos candidatos presentes Engenharia Civil Nesta questão, foi abordado conhecimento de Física moderna. Foram exigidas as seguintes habilidades: reconhecer grandezas, conceitos, leis e princípios da Física e relacionar tabelas, figuras, gráficos e expressões matemáticas à descrição de fenômenos. A quase totalidade dos alunos do grupo tiveram nota zero. Este resultado deve-se parcialmente ao fato do conhecimento exigido de física moderna ser pouco explorado no ensino médio. Não obstante, o enunciado da questão fornece em si próprio o conhecimento necessário para a resolução do problema. 8

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