a Etapa F Í S I C A SÓ ABRA QUANDO AUTORIZADO. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Leia atentamente o CARTAZ sobre ELIMINAÇÃO AUTOMÁTICA, afixado na parede da sala, à sua frente, e as instruções que se seguem. - Este Caderno de Provas contém seis questões, que ocupam um total de nove páginas, numeradas de 4 a 3. Antes de começar a resolver as questões, verifique se seu Caderno está completo. Caso haja algum problema, solicite a substituição deste Caderno. - Esta prova vale 5 pontos, assim distribuídos: Questão 0: 8 pontos. Questão 0: 5 pontos. Questões 03, 04, 05 e 06: 8 pontos cada uma. 3 - NÃO escreva seu nome nem assine nas folhas deste Caderno de Prova. 4 - Leia cuidadosamente cada questão proposta e escreva a resposta, A LÁPIS, nos espaços correspondentes. 5 - A página 3 deste Caderno de Prova contém valores de constantes e grandezas físicas e um diagrama do espectro eletromagnético. Essas informações poderão ser necessárias para a resolução das questões. 6 - A página 5 deste Caderno de Prova apresenta um quadro com as principais fórmulas do programa desta prova. Se necessário, consulte-o. 7 - Nas respostas, é indispensável observar as regras de cálculo com algarismos significativos e apresentar o resultado com as unidades de medida apropriadas. 8 Nas questões em que se deve assinalar X, caso a sinalização não seja efetuada ou a opção incorreta seja indicada, a justificativa não será considerada. 9 - NÃO serão consideradas respostas sem exposição de raciocínio. 0 - Não escreva nos espaços reservados à correção. - Ao terminar a prova, chame a atenção do aplicador, levantando o braço. Ele, então, irá até você para recolher seu CADERNO DE PROVA. ATENÇÃO: Os Aplicadores NÃO estão autorizados a dar quaisquer explicações sobre questões de provas. NÃO INSISTA, pois, em pedir-lhes ajuda. FAÇA LETRA LEGÍVEL. Duração desta prova: TRÊS HORAS. ATENÇÃO: Terminada a prova, recolha seus objetos, deixe a sala e, em seguida, o prédio. A partir do momento em que sair da sala e até estar fora do prédio, continuam válidas as proibições ao uso de aparelhos eletrônicos e celulares, bem como não lhe é mais permitido o uso dos sanitários. Impressão digital do polegar direito D I G I T A L D I G I T A L D I G I T A L COLE AQUI A ETIQUETA
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 3 VALORES DE CONSTANTES E GRANDEZAS FÍSICAS (Na solução das questões devem ser utilizados os valores abaixo, quando necessário.) carga do elétron (em módulo) e =,6 x 0 9 C constante da lei de Coulomb k = 9,0 x 0 9 Nm /C constante de Avogadro N A = 6,0 x 0 3 mol constante de gravitação universal G = 6,7 x 0 Nm /kg constante de Planck h = 6,6 x 0 34 J s constante universal dos gases R = 8,3 J/(mol K) massa do elétron massa do próton velocidade da luz no vácuo m elétron = 9, x 0 3 kg m próton =,7 x 0 7 kg c = 3,0 x 0 8 m/s aceleração da gravidade g = 0 m/s calor específico da água c =,0 cal/(g o C) = 4, x 0 3 J/(kg o C) calor latente de fusão da água calor latente de vaporização da água L fusão = 80 cal/g = 3,3 x 0 5 J/kg L vapor = 540 cal/g =,6 x 0 6 J/kg densidade da água r =,0 g/cm 3 =,0 x 0 3 kg/m 3 pressão atmosférica ao nível do mar p atm =,0 x 0 5 N/m velocidade do som no ar v som = 340 m/s DIAGRAMA DO ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Comprimento de onda (m) raios X microondas rádio rádio raios gama ultravioleta infravermelho TV FM AM ondas longas de rádio 0 5 0 3 0 0 9 0 7 0 5 0 3 0 0 0 3 0 5 0 7 violeta anil azul verde amarelo laranja vermelho 4,0 x 0 7 5,0 x 0 7 6,0 x 0 7 7,0 x 0 7
4 PROVA DE FÍSICA - a Etapa QUESTÃO 0 A professora Beatriz deseja medir o coeficiente de restituição de algumas bolinhas fazendo-as colidir com o chão em seu laboratório. Esse coeficiente de restituição é a razão entre a velocidade da bolinha imediatamente após a colisão e a velocidade da bolinha imediatamente antes da colisão. Neste caso, o coeficiente só depende dos materiais envolvidos. Nos experimentos que a professora realiza, a força de resistência do ar é desprezível. Inicialmente, a professora Beatriz solta uma bolinha a bolinha em queda livre da altura de,5 m e verifica que, depois bater no chão, a bolinha retorna até a altura de 0,80 m.. CALCULE a velocidade da bolinha no instante em que A) ela chega ao chão. B) ela perde o contato com o chão, na subida. Depois de subir até a altura de 0,80 m, a bolinha desce e bate pela segunda vez no chão.. DETERMINE a velocidade da bolinha imediatamente após essa segunda batida.
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 5 A seguir, a professora Beatriz pega outra bolinha a bolinha, que tem o mesmo tamanho e a mesma massa, mas é feita de material diferente da bolinha. Ela solta a bolinha em queda livre, também da altura de,5 m, e verifica que essa bolinha bate no chão e fica parada, ou seja, o coeficiente de restituição é nulo. Considere que os tempos de colisão das bolinhas e com o chão são iguais. Sejam F e F os módulos das forças que as bolinhas e fazem, respectivamente, sobre o chão durante a colisão. 3. ASSINALE com um X a opção que indica a relação entre F e F. F < F. F = F. F > F. JUSTIFIQUE sua resposta. QUESTÃO 0 A B 3
6 PROVA DE FÍSICA - a Etapa QUESTÃO 0 Na figura está representado um pistão constituído de um cilindro e um êmbolo. O êmbolo, que pode se mover livremente, tem massa de 0,30 kg e uma área de seção transversal de 8,0 cm. Esse pistão contém 4,0 0-3 mol de um gás ideal à temperatura de 7 o C. A pressão no ambiente é de,0 atm. h Êmbolo Gás Cilindro. DETERMINE o valor da força que o gás exerce sobre o êmbolo na situação de equilíbrio.. DETERMINE o valor da altura h em que o êmbolo se encontra nessa situação.
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 7 Em seguida, o gás é aquecido até que sua temperatura atinja 57 o C. 3. DETERMINE o valor do deslocamento Δh do pistão devido a esse aquecimento. QUESTÃO 0 3
8 PROVA DE FÍSICA - a Etapa QUESTÃO 03 Uma corda esticada e presa nas duas extremidades pode vibrar em diferentes frequências, sendo a mais baixa delas denominada frequência do modo fundamental. Em um violino, a distância entre as extremidades em cada corda é de 0,3 m. Maria Sílvia coloca esse violino próximo a um autofalante conectado a um dispositivo capaz de produzir sons com frequências que variam continuamente entre 500 Hz e.500 Hz. Ela observa que uma das cordas oscila apenas quando o dispositivo emite sons com as frequências de 880 Hz e.30 Hz.. Na situação dessa corda vibrando em seu modo fundamental, DETERMINE A) a frequência da vibração. B) o comprimento de onda da onda na corda.. Com relação ao som emitido por essa corda quando ela vibra em seu modo fundamental, DETERMINE A) a frequência dessa onda sonora. B) o comprimento de onda dessa onda sonora.
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 9 QUESTÃO 04 Ariete deseja estudar o fenômeno da dispersão da luz branca, ou seja, a sua decomposição em várias cores devido à dependência do índice de refração do material com a frequência. Para isso, ela utiliza um prisma de vidro cuja seção reta tem a forma de um triângulo retângulo isósceles. O índice de refração desse vidro é n =,50 para a luz branca e varia em torno desse valor para as várias cores do espectro visível. (Dados: sen 45 O = cos 45 O = 0,707.) Ela envia um feixe de luz branca em uma direção perpendicular 45 a uma das superfícies do prisma que formam o ângulo reto, como mostrado na figura.. COMPLETE, na figura, a trajetória do feixe até sair do prisma.. EXPLIQUE, detalhando seu raciocínio, o que acontece com esse feixe na superfície oposta ao ângulo reto. 45 3. ASSINALE com um X a opção correta. Ariete observa a dispersão da luz branca nesse experimento? Sim. Não. JUSTIFIQUE sua resposta. QUESTÃO 03 QUESTÃO 04 A B A B 3
0 PROVA DE FÍSICA - a Etapa QUESTÃO 05 Gustavo dispõe de três esferas metálicas, esferas, e 3 de raios iguais e muito pequenos, com as quais realiza experimentos de eletrostática. As esferas e têm massas iguais, m, e a esfera 3 tem uma massa maior, M. As três esferas foram eletricamente carregadas, sendo que as cargas nas esferas e 3 são iguais, Q, e na esfera a carga é menor, q.. Em um primeiro experimento, Gustavo pendura as esferas e por fios isolantes longos, de mesmo comprimento, e presos no mesmo ponto. Nas figuras, são apresentadas três alternativas de configurações para as posições de equilíbrio dessas duas esferas; θ e θ são, respectivamente, os ângulos que os fios de sustentação das esferas e fazem com a vertical. ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. θ < θ. θ = θ. θ > θ. JUSTIFIQUE sua resposta.
PROVA DE FÍSICA - a Etapa. Em um segundo experimento, Gustavo suspende as esferas e 3 de maneira semelhante à anterior. 3 3 3 ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. θ < θ 3. θ = θ 3. θ > θ 3. JUSTIFIQUE sua resposta. 3. Finalmente, Gustavo, usando luvas isolantes, força um contato elétrico simultâneo das três esferas. ASSINALE com um X a opção que dá a relação correta entre os novos valores das cargas q, q e q 3 nas esferas, e 3, respectivamente. q < q = q 3. q = q = q 3. q = q < q 3. JUSTIFIQUE sua resposta. QUESTÃO 05 3
PROVA DE FÍSICA - a Etapa QUESTÃO 06 O professor Lúcio pretende demonstrar o efeito de indução eletromagnética. Para isso, ele usa um fio condutor retilíneo, encapado com material isolante, no qual estabelece uma corrente elétrica i cujo valor varia com o tempo. Ele coloca um anel metálico próximo ao fio em três situações distintas, descritas a seguir.. Na situação, o professor sustenta o anel na horizontal e coloca o fio na vertical, passando pelo centro do anel, como representado na figura. ASSINALE com um X a opção correta. Nessa situação, existe corrente induzida no anel? Sim. JUSTIFIQUE sua resposta. Não. i Situação. Na situação, o professor Lúcio coloca o anel e o fio sobre uma superfície plana, um ao lado do outro, como representado na figura. ASSINALE com um X a opção correta. Na situação, existe corrente induzida no anel? Sim. Não. i JUSTIFIQUE sua resposta. Situação
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 3 3. Na situação 3, o professor Lúcio coloca o fio sobre o anel, passando pelo seu centro, como representado na figura. ASSINALE com um X a opção correta. Na situação 3, existe corrente induzida no anel? Sim. JUSTIFIQUE sua resposta. Não. i Situação 3 QUESTÃO 06 3
4 PROVA DE FÍSICA - a Etapa EM BRANCO
PROVA DE FÍSICA - a Etapa 5 ATENÇÃO: A maioria das questões das provas de Física do Vestibular UFMG não requer a memorização de fórmulas. Caso se faça necessário o uso de alguma fórmula, os candidatos podem consultar o quadro abaixo. r v t v a t x x0 v0 t at v v 0 at v v0 a x v r v a c r F ma P m g F N F k x f T m GmM T F k r m V p F A p po g h E gv q mv M Frsen E c mv U m g h U k x W F x cos W E R c E E c U W P t pv n RT Q mct Q m L L L T 0 W p V U Q W e W Q rec T(K) = T( C) + 73 v f v T v n n sen n sen v f D o D i q q F k r F E q V E d U q V q C V C o A d U CV q C q i t V Ri P Vi R R R eq R L A R eq R R F qv B sen F Bil sen B 0i r E mc E h f h q
Questões desta prova podem ser reproduzidas para uso pedagógico, sem fins lucrativos, desde que seja mencionada a fonte: Vestibular 03 UFMG. Reproduções de outra natureza devem ser autorizadas pela Copeve/UFMG.