OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10 m/s ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de 1.000 kg/m 3 = 1g/cm 3 ; para o calor específico da água, o valor de 1,0 cal /(g. o C) (1 caloria 4 joules). Questão 41 Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga elétrica negativa. Próximas a ela, as esferas B e C estão em contato entre si, sendo que C está ligada à terra por um fio condutor, como na figura. A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as relações a) QA 0 Q B > 0 Q C > 0 b) QA 0 Q B = 0 Q C = 0 c) QA = 0 Q B < 0 Q C < 0 d) QA 0 Q B > 0 Q C = 0 e) QA 0 Q B < 0 Q C > 0 alternativa A A configuração apresenta um processo de eletrização por indução. Com o fio ligado e na presença de A, temos elétrons indo dos corpos BeCà Terra. Sendo o fio retirado e, em seguida, afastado o corpo A, teremos este com carga inalterada (QA < 0) e os corpos BeCcomcarga positiva (QB > 0 e Q C > 0). Questão 4 No medidor de energia elétrica usado na medição do consumo de residências, há um disco, visível externamente, que pode girar. Cada rotação completa do disco corresponde a um consumo de energia elétrica de 3,6 watt-hora. Mantendo-se, em uma residência, apenas um equipamento ligado, observa-se que o disco executa uma volta a cada 40 segundos. Nesse caso, a potência consumida por esse equipamento é de, aproximadamente, A quantidade de energia elétrica de 3,6 watt-hora é definida como aquela que um equipamento de 3,6 W consumiria se permanecesse ligado durante 1 hora. a) 36 W d) 34 W b) 90 W e) 1000 W alternativa D c) 144 W Do enunciado, em cada 40 segundos a energia elétrica consumida é de 3,6 Wh = 3,6 W 3 600 s = = 1 960 J. Da definição de potência elétrica, temos: P = E t 1 960 = P = 34 W 40 Questão 43 Quatro ímãs iguais em forma de barra, com as polaridades indicadas, estão apoiados sobre uma mesa horizontal, como na figura, vistos de cima. Uma pequena bússola é também colocada na mesa, no ponto central P, eqüidistante dos ímãs, indicando a direção e o sentido do campo magnético dos ímãs em P. Não levando em conta o efeito do campo magnético terrestre, a figura que melhor representa a orientação da agulha da bússola é
física a) b) c) d) e) a) I 1 = 1,0 A b) I 1 = 1,5 A c) I 1 =,0 A d) I 1 = 5,0 A e) I 1 = 8,0 A I =,0 A I = 3,0 A I = 4,0 A I = 3,0 A I = 4,0 A I 3 =11A I 3 = 9,5 A I 3 = 8,0 A I 3 = 6,0 A I 3 =,0 A alternativa A A agulha da bússola irá orientar-se com mesma direção e sentido do campo magnético resultante (B R) no ponto P, devido aos campos (B) gerados por cada um dos quatro ímãs, de acordo com a figura: alternativa C Como em uma associação em paralelo as correntes são inversamente proporcionais às resistências elétricas, esquematicamente temos o seguinte circuito elétrico: Questão 44 Para um teste de controle, foram introduzidos três amperímetros (A 1,A ea 3 )emum trecho de um circuito, entre M e N, por onde passa uma corrente total de 14 A (indicada pelo amperímetro A 4 ). Nesse trecho, encontram-se cinco lâmpadas, interligadas como na figura, cada uma delas com resistência invariável R. Nessas condições, os amperímetros A 1,A ea 3 indicarão, respectivamente, correntes I 1,I ei 3 com valores aproximados de Da Lei dos Nós, temos: I1 + I + I3 = 14 I + I + 4I = 14 I = A Portanto, I1 =,0 A ; I = 4,0 Ae I 3 = 8,0 A. Questão 45 Um anel de alumínio, suspenso por um fio isolante, oscila entre os pólos de um ímã, mantendo-se, inicialmente, no plano perpendicular ao eixo N S e eqüidistante das faces polares. O anel oscila, entrando e saindo da região entre os pólos, com uma certa amplitude. Nessas condições, sem levar em conta a resistência do ar e outras formas de atrito mecânico, pode-se afirmar que, com o passar do tempo,
física 3 a) a amplitude de oscilação do anel diminui. b) a amplitude de oscilação do anel aumenta. c) a amplitude de oscilação do anel permanece constante. d) o anel é atraído pelo pólo Norte do ímã e lá permanece. e) o anel é atraído pelo pólo Sul do ímã e lá permanece. alternativa A Pela Lei de Lenz, durante a entrada e durante a saída, surge uma corrente induzida no anel de alumínio gerando neste polaridades magnéticas que se alternam. Devido a isso, o anel será repelido durante sua entrada e atraído durante sua saída, diminuindo a amplitude de oscilação do anel. Podemos pensar, também, que a energia do sistema é dissipada através do tempo, pela corrente produzida na espira. Desejando manter a folha esticada, é colocada uma placa de vidro, com 5 cm de espessura, sobre a mesma. Nesta nova situação, pode-se fazer com que a fotografia continue igualmente nítida a) aumentando D 0 de menos de 5 cm. b) aumentando D 0 de mais de 5 cm. c) reduzindo D 0 de menos de 5 cm. d) reduzindo D 0 de 5 cm. e) reduzindo D 0 de mais de 5 cm. alternativa A Colocando-se a placa de vidro sobre a folha de papel, é formada uma imagem o, de um ponto objeto o do desenho, conforme a figura a seguir: Questão 46 Radiações como Raios X, luz verde, luz ultravioleta, microondas ou ondas de rádio, são caracterizadas por seu comprimento de onda (λ) e por sua freqüência (f). Quando essas radiações propagam-se no vácuo, todas apresentam o mesmo valor para a) λ b) f c) λ.f d) λ/f e) λ /f alternativa C Todas as ondas mencionadas são eletromagnéticas e possuem, no vácuo, mesma velocidade c = 3 10 8 m/s dada por c = λ f. Questão 47 Como o sofreu uma aproximação da máquina fotográfica, para que a câmara produza uma imagem igualmente nítida de o, devemos afastar a câmara de uma distância d < 5 cm, ou seja, aumentando D 0 de menos de 5 cm. Questão 48 Uma câmera de segurança (C), instalada em uma sala, representada em planta na figura, visualiza a região clara indicada. Desejando aumentar o campo de visão da câmera, foi colocado um espelho plano, retangular, ocupando toda a região da parede entre os pontos A e B. Certa máquina fotográfica é fixada a uma distância D 0 da superfície de uma mesa, montada de tal forma a fotografar, com nitidez, um desenho em uma folha de papel que está sobre a mesa.
física 4 Nessas condições, a figura que melhor representa a região clara, que passa a ser visualizada pela câmera, é a) b) representa a variação da pressão que a onda sonora exerce sobre o medidor, em função do tempo, em µs (1µs = 10 6 s). Analisando a tabela de intervalos de freqüências audíveis, por diferentes seres vivos, conclui-se que esse apito pode ser ouvido apenas por c) d) e) Seres vivos cachorro ser humano sapo gato morcego Intervalos de Freqüência 15 Hz 45.000 Hz 0 Hz 0.000 Hz 50 Hz 10.000 Hz 60 Hz 65.000 Hz 1000 Hz 10.000 Hz alternativa B A posição da imagem da câmera formada pelo espelho e seu campo visual são dados pela propriedade da simetria, como é mostrado a seguir: a) seres humanos e cachorros b) seres humanos e sapos c) sapos, gatos e morcegos d) gatos e morcegos e) morcegos alternativa D Na figura fornecida, o intervalo de tempo representado corresponde à metade do período da onda, ou seja, T 6 = 10 10 s. Assim, temos: 1 1 f = f = T 10 10 6 f = 50 000 Hz Da tabela fornecida conclui-se que esse apito pode ser ouvido apenas por gatos e morcegos. Assim, a região clara que passa a ser visualizada pela câmera é melhor representada pela figura da alternativa B. Questão 49 O som de um apito é analisado com o uso de um medidor que, em sua tela, visualiza o padrão apresentado na figura abaixo. O gráfico Questão 50 Em uma estrada, dois carros, AeB,entram simultaneamente em curvas paralelas, com raios R A e R B. Os velocímetros de ambos os carros indicam, ao longo de todo o trecho curvo, valores constantes V A e V B. Se os carros saem das curvas ao mesmo tempo, a relação entre V A e V B é
física 5 Adotando o avião como referencial, cada pacote tem velocidade horizontal nula. Assim, para o referencial adotado, cada pacote descreve um movimento vertical uniformemente acelerado. Logo, a figura que melhor poderia representar as posições aproximadas do avião e dos pacotes, em um mesmo instante, é a representada na alternativa B. Questão 5 a) V A = V B b) V A /V B = R A/RB c) V A /V B = (R A/RB ) d) V A /V B = R B/RA e) V A /V B = (R /R B A ) alternativa B Como os valores das velocidades dos dois carros são constantes e admitindo os raios constantes, para o mesmo intervalo de tempo, temos: πra πrb VA ta = tb = = VA VB VB Questão 51 RA RB Em decorrência de fortes chuvas, uma cidade do interior paulista ficou isolada. Um avião sobrevoou a cidade, com velocidade horizontal constante, largando 4 pacotes de alimentos, em intervalos de tempos iguais. No caso ideal, em que a resistência do ar pode ser desprezada, a figura que melhor poderia representar as posições aproximadas do avião e dos pacotes, em um mesmo instante, é Balões estão voltando a ser considerados como opção para o transporte de carga. Um balão, quando vazio, tem massa de 30.000 kg. Ao ser inflado com 0.000 kg de Hélio, pode transportar uma carga útil de 75.000 kg. Nessas condições, o empuxo do balão no ar equilibra seu peso. Se, ao invés de Hélio, o mesmo volume fosse preenchido com Hidrogênio, esse balão poderia transportar uma carga útil de aproximadamente a) 37.500 kg b) 65.000 kg Nas CNTP, c) 75.000 kg Massa de 1 mol de H,0 g d) 85.000 kg Massa de 1 mol de He 4,0 g e) 150.000 kg alternativa D Supondo que o balão comporta o mesmo volume, ou seja, o mesmo número de mols de H e He, sendo a relação entre as massas de hidrogênio (m H ) e hélio (m He ) igual a m H = 1, a massa total de hidrogênio será m H = 1 0 000 = 10 000 kg. mhe Portanto o aumento da carga útil é dado por mhe mh = 0 000 10 000 = 10 000 kg e a carga útil (m) transportada pelo balão será m = = 75 000 + 10 000 = 85 000 kg. Questão 53 a) b) c) d) e) alternativa B Um jovem escorrega por um tobogã aquático, com uma rampa retilínea, de comprimento L, como na figura, podendo o atrito ser desprezado. Partindo do alto, sem impulso, ele chega ao final da rampa com uma velocidade de cerca de 6 m/s. Para que essa velocidade passe a ser de 1 m/s, mantendo-se a inclinação da rampa, será necessário que o comprimento dessa rampa passe a ser aproximadamente de
Um avião, com massa M = 90 toneladas, para que esteja em equilíbrio em vôo, deve manter seu centro de gravidade sobre a linha vertical CG, que dista 16 m do eixo da roda dianteira e 4,0 m do eixo das rodas traseiras, como na figura abaixo. Para estudar a distribuição de massas do avião, em solo, três balanças são colocadas sob as rodas do trem de aterrissafísica 6 e) a) L/ b) L c) 1,4 L d) L e) 4 L alternativa E Como a inclinação da rampa é mantida, a aceleração do jovem será a mesma nas duas situações. Assim, da Equação de Torricelli vem: 6 0 a L v 0 = + = v + a S 1 = 0 + a L Dividindo as equações, temos: 6 L = L = 4L 1 L alternativa E Da figura dada, temos que a quantidade de movimento do sistema formado pelos dois discos imediatamente antes da colisão (Q antes ) é dada por: Questão 54 Dois pequenos discos, de massas iguais, são lançados sobre uma superfície plana e horizontal, sem atrito, com velocidades de módulos iguais. A figura ao lado registra a posição dos discos, vistos de cima, em intervalos de tempo sucessivos e iguais, antes de colidirem, próximo ao ponto P. Dentre as possibilidades representadas, aquela que pode corresponder às posições dos discos, em instantes sucessivos, após a colisão, é a) b) Sendo o sistema formado pelos dois discos isolado, do Princípio de Conservação da Quantidade de Movimento, temos que a quantidade de movimento do sistema imediatamente após a colisão (Q ) após é igual a Q antes. Dentre as possibilidades representadas, a única que satisfaz essa condição é a representada na alternativa E. Questão 55 c) d)
física 7 gem. A balança sob a roda dianteira indica M D e cada uma das que estão sob as rodas traseiras indica M T. = MD g 180 000 = MD 10 NT = MT g 360 000 = MT 10 MD = 18 000 kg = 18 t MT = 36 000 kg = 36 t Questão 56 Uma distribuição de massas, compatível com o equilíbrio do avião em vôo, poderia resultar em indicações das balanças, em toneladas, correspondendo aproximadamente a a) MD = 0 M T = 45 b) MD = 1 0 M T = 40 c) M D = 18 MT = 36 d) MD = 3 0 M T = 30 e) MD = 7 M T = 9,0 alternativa C Estando o avião apoiado em uma balança na roda dianteira e em duas balanças nas rodas traseiras, as forças que atuam sobre ele são dadas por: Das condições de equilíbrio, vem: R = 0 ΣM(CG) = 0 P = Mg + NT = P 16 = NT 4 P = 90 000 10 = 900 000 N + NT = 900 000 = NT = 180 000 N NT = 360 000 N Assim, as indicações M D e M T das balanças são dadas por: Satélites utilizados para telecomunicações são colocados em órbitas geoestacionárias ao redor da Terra, ou seja, de tal forma que permaneçam sempre acima de um mesmo ponto da superfície da Terra. Considere algumas condições que poderiam corresponder a esses satélites: I. ter o mesmo período, de cerca de 4 horas II. ter aproximadamente a mesma massa III. estar aproximadamente à mesma altitude IV. manter-se num plano que contenha o círculo do equador terrestre O conjunto de todas as condições, que satélites em órbita geoestacionária devem necessariamente obedecer, corresponde a a) I e III d) II e III b) I, II, III e) II, IV alternativa C c) I, III e IV I. Correta. Os satélites geoestacionários possuem velocidades angulares iguais à da Terra, portanto, o mesmo período, de cerca de 4 horas. II. Errada. O movimento orbital de um satélite independe de sua massa. III. Correta. Por terem o mesmo período, da Terceira Lei de Kepler, eles devem estar aproximadamente à mesma altitude. IV. Correta. Os satélites geoestacionários devem manter-se num plano que contenha o círculo do equador terrestre, a fim de permanecerem sempre acima de um mesmo ponto da superfície da Terra. Questão 57 Em um processo industrial, duas esferas de cobre maciças, AeB,comraios R A = 16 cm e R B = 8 cm, inicialmente à temperatura de 0 o C, permaneceram em um forno muito quente durante períodos diferentes. Constatou-se que a esfera A, ao ser retirada, havia
física 8 atingido a temperatura de 100 C. Tendo ambas recebido a mesma quantidade de calor, a esfera B, ao ser retirada do forno, tinha temperatura aproximada de a) 30 C d) 180 C b) 60 C e) 660 C c) 100 C alternativa E Sendo iguais as quantidades de calor recebidas pelas esferas (QB = QA), da Equação Fundamental da Calorimetria e da definição de massa específica (µ), temos: Q = mc θ QB = QA m = µ V mb c ( θb 0) = ma c (100 0) µ V B ( θ B 0) = µ VA 80 4 4 π R B 3 ( θb 0) = π RA 3 80 3 3 3 3 8 ( θb 0) = 16 80 θ B = 660 o C Questão 58 Usando todo o calor produzido pela combustão direta de gasolina, é possível, com 1,0 litro de tal produto, aquecer 00 litros de água de 10 o C a 45 o C. Esse mesmo aquecimento pode ser obtido por um gerador de eletricidade, que consome 1,0 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água. Nessas condições, o aquecimento da água obtido através do gerador, quando comparado ao obtido diretamente a partir da combustão, consome uma quantidade de gasolina, aproximadamente, a) 7 vezes menor c) igual e) 7 vezes maior b) 4 vezes menor d) 4 vezes maior Q = mc θ Q = µ V c θ m = µ V Q = 1 000 00 4(45 10) Q =,8 10 7 J Para o aquecimento da água obtido através do gerador, temos: U Q R P t = Q t = Q t = R U 7,8 10 11 t = t =,5 10 4 s 110 Sendo o consumo de gasolina (C) do gerador igual 1,0 ac= 3, o volume (V) de gasolina 3,6 10 s 1,0 será dado por V = C t = 3,6 10 3,5 10 4 = 7. Portanto o consumo de gasolina obtido através do gerador, quando comparado ao da combustão, é aproximadamente 7 vezes maior. Questão 59 Um equipamento possui um sistema formado por um pistão, com massa de 10 kg, que se movimenta, sem atrito, em um cilindro de secção transversal S = 0,01 m. Operando em uma região onde a pressão atmosférica é de 10,0 x 10 4 Pa (1 Pa = 1N/m ), o ar aprisionado no interior do cilindro mantém o pistão a uma altura H = 18 cm. Quando esse sistema é levado a operar em uma região onde a pressão atmosférica é de 8,0 x 10 4 Pa, mantendo-se a mesma temperatura, a nova altura H no interior do cilindro passa a ser aproximadamente de alternativa E Sendo a massa específica (µ) da água igual a 1 000 g e utilizando a Equação Fundamental da Calorimetria, para a combustão direta da gasolina, temos: a) 5,5 cm d) cm b) 14,7 cm e) 36 cm c) 0 cm
física 9 alternativa D A pressão sobre o gás corresponde à soma da pressão atmosférica local mais a pressão devido ao peso do pistão. Sendo a transformação isotérmica, da Lei de Boyle-Mariotte e da definição de pressão, temos: p V = p1 V1 mg 4 + 8,0 10 H S = S mg = + 10,0 10 4 18 S S 10 10 4 + 8,0 10 H = 0,01 10 10 4 = + 10,0 10 18 0,01 H = cm Questão 60 Em 1987, devido a falhas nos procedimentos de segurança, ocorreu um grave acidente em Goiânia. Uma cápsula de Césio-137, que é radioativo e tem meia-vida de 30 anos, foi subtraída e violada, contaminando pessoas e o ambiente. Certa amostra de solo contaminado, colhida e analisada na época do acidente, foi recentemente reanalisada. A razão R, entre a quantidade de Césio-137, presente hoje nessa amostra, e a que existia originalmente, em 1987, é A meia-vida de um elemento radioativo é o intervalo de tempo após o qual o número de átomos radioativos existentes em certa amostra fica reduzido à metade de seu valor inicial. a) R = 1 c) R = 0,5 e) R = 0 b)1>r>0,5 d)0,5>r>0 alternativa B Sendo o intervalo de tempo decorrido entre 1987 e 001 menor que 30 anos, da definição de meiavida temos que a razão R entre a quantidade de Césio-137 presente hoje nessa amostra e a que existia originalmente em 1987 é menor que 1 e maior que 0,5.