RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA DO VESTIBULAR UFJF 2008 - 1ª ETAPA

PROFESSOR ALEXANDRE VISENTIN - TEL: (032) 9195-6530 33) Um carrinho desliza sem qualquer tipo de atrito ao longo da rampa indicada na Figura 1, a seguir, cuja parte baixa é um arco de circunferência. No ponto mais baixo da rampa, a força resultante sobre o carrinho é melhor representada por qual seta?

a) seta A b) seta B c) seta C d) seta D e) seta E (Seta de comprimento nulo; a força resultante no ponto mais baixo é nula.) RESOLUÇÃO:

Como o carrinho percorre, no trecho mais baixo de sua trajetória, um arco de circunferência, a resultante vetorial de todas as forças atuantes sobre ele, chamada força resultante centrípeta, deve apontar para a o centro da curva. Logo, ela é representada pela seta A.

Opção: letra a. 34) Dois carros de corrida percorrem a mesma distância de um trecho retilíneo, sendo acelerados a partir do repouso por forças iguais e constantes. A massa m1 do carro número 1 é maior do que a massa m2 do carro número 2. Sejam E1 e E2 as energias, e p1 e p2 os momentos lineares dos carros de números 1 e 2, respectivamente. Na chegada, valem as seguintes afirmações sobre essas grandezas (desprezar qualquer atrito): a) E1 = E2 e p1 = p2

b) E1 = E2 e p1 > p2

c) E1 > E2 e p1 = p2 d) E1 > E2 e p1 > p2

e) Não é possível chegar a alguma conclusão com os dados fornecidos.

RESOLUÇÃO: Como demonstrado através do Princípio Fundamental da Dinâmica, quando as forças atuantes possuem mesmo módulo, o móvel de menor massa (m2) será submetido a maior aceleração. Portanto, sua velocidade final será maior do que a velocidade final do móvel de massa m1, ou seja:

12 v>v Analisando o Teorema da Energia Cinética, observamos que o trabalho da força resultante é igual à variação da energia cinética, para os dois móveis. Como a força aplicada é a mesma e o deslocamento também é igual, concluímos que o trabalho realizado sobre os dois corpos é o mesmo. Portanto, suas energias cinéticas finais também serão iguais. Logo:

2C1C E=E A comparação entre o momento linear final de m1 e o momento linear final de m2 começará analisando a equação anterior:

2vm

=2vm

E=E222

211

2C1C

21

22

2

1vv

=mm

Vamos dividir p1 por p2:

Ou seja:

1

2

2

1vv

=pp

⇒ conclusão: como , isto implica em 12 v>v 21 p>p

Opção: letra b. 35) W. Hallwachs (1871) observou o seguinte efeito com uma placa de zinco inicialmente neutra, conectada com um eletroscópio: quando a placa era iluminada com luz ultravioleta de freqüência f e intensidade I, ela se carregava positivamente até um certo potencial máximo U. Repetindo-se a experiência, variando-se f ou I (e deixando-se a outra grandeza constante), observa-se o seguinte: a) Entre o começo de iluminação da placa com luz e o começo de aumento do potencial (de zero até U), passa-se um certo tempo, dependente da intensidade I, suficiente para os elétrons ganharem a energia necessária para sair da placa. b) Aumentando-se a intensidade I, o potencial máximo U aumenta.

c) Aumentando-se a freqüência f, o potencial máximo U fica constante. d) Diminuindo-se a freqüência f continuamente até zero, o efeito permanece para todas as freqüências f maiores do que zero. e) Diminuindo-se a freqüência f continuamente até zero, o efeito permanece só para freqüências maiores do que uma freqüência limite fl e é ausente para freqüências entre fl e zero. RESOLUÇÃO:

O efeito fotoelétrico só ocorre em uma determinada substância quando a luz incidente possui uma freqüência mínima denominada freqüência limite ou de corte, que fornece energia em uma quantidade igual à sua função trabalho. Para freqüências menores do que ela, não ocorrerá tal efeito. Opção: letra e. 36) Um pescador P, ao se aproximar da linha da costa com seu barco, aciona a buzina para avisar que está chegando. Sua direção de deslocamento está alinhada com o ancoradouro onde se encontra um companheiro C (conforme a Figura 2 a seguir). A freqüência do som ouvido pelo pescador P é fp e as freqüências dos sons ouvidos pelas pessoas A, B e C são, respectivamente, fA, fB e fB C no instante mostrado. Podemos afirmar que: a) fp < fA < fB < fCb) fp = fC < fA < fBc) fp > fC > fB >fAd) fp > fA > fB > fC e) fp < fA = fB = fC

RESOLUÇÃO: Esta questão relaciona-se com o efeito Doppler. Quando ocorre deslocamento relativo entre

uma fonte sonora e um observador, nota-se uma variação aparente na freqüência do som. Na aproximação, a freqüência aumenta. Por outro lado, se ocorrer afastamento, a freqüência diminui. Observe a análise a seguir, considerando observadores em repouso: Pescador P: ele e a fonte sonora estão em repouso relativo. Logo, não ocorre efeito Doppler e a freqüência que ele ouve é a menor de todas. Observadores A, B e C: considerando que a seta representada é o vetor velocidade do barco, notamos que, decompondo esse vetor nas direções que unem o barco a cada um dos observadores, temos . Logo: CBA v<v<v

CBA f<f<f Portanto: CBAP f<f<f<f Opção: letra a.

37) A Figura 3 representa uma superfície esférica condutora, carregada positivamente, e dois pontos A e B, ambos no plano da página. Nessa condição, pode-se afirmar que:

a) o potencial em B é maior que em A. b) um elétron em B tem maior energia potencial do que em A. c) o campo elétrico em B é mais intenso do que em A. d) o potencial em A é igual ao potencial em B. e) o trabalho realizado pela força elétrica para deslocar um elétron de B para A é nulo. RESOLUÇÃO:

Para pontos no exterior da superfície esférica condutora carregada, o potencial elétrico tem o seguinte valor, onde d é a distância até o centro da esfera:

dkQ

=V

Como a carga da superfície esférica é positiva, para qualquer ponto, o potencial elétrico

também será positivo. Portanto, analisando a figura do exercício, observamos que . Logo: AB d>d

AB V<V

Por outro lado, o potencial elétrico de um ponto também pode ser definido por:

qE

=Vpel

ou seja, a energia potencial elétrica (Epel) vale: qV=Epel

Como um elétron possui carga elétrica negativa, concluímos que, a partir da expressão da

energia potencial elétrica, para um menor potencial elétrico, teremos maior energia potencial elétrica. Ou seja:

pelpelB E>E

Opção: letra b.

38) Na entrada de um shopping, é colocado um grande espelho convexo de distância focal 40 cm. Uma criança se assusta quando vê sua imagem refletida no espelho. Considerando-se que, nesse momento, a criança se encontra a 1,2 m do vértice do espelho, podemos afirmar que ela vê sua imagem neste espelho: a) três vezes maior. b) duas vezes menor. c) quatro vezes maior. d) quatro vezes menor. e) três vezes menor. RESOLUÇÃO: De acordo com o referencial de Gauss para espelhos convexos, temos: f = - 40 cm = - 0,4 m. Utilizando a equação dos pontos conjugados, calcularemos a posição da imagem, que também será negativa:

Na equação da ampliação, teremos:

Conclusão: a imagem será quatro vezes menor. Opção: letra d. 39) O comprimento de uma barra de latão varia em função da temperatura, segundo a Figura 4 a seguir. O coeficiente de dilatação linear do latão, no intervalo de 0 °C a 100 °C, vale:

a) 1,00 x 10-5/ °C b) 5,00 x 10-5/ °C c) 2,00 x 10-5/ °C d) 2,00 x 10-4/ °C e) 5,00 x 10-4/ °C

RESOLUÇÃO:

A barra sofre dilatação térmica linear e a variação em seu comprimento é definida por: ΔL = α.L0.ΔT 50,1 – 50,0 = α.50.(100-0) 0,1 = 5000.α 10-1 = 5.103.α Logo: α = 2.10-5 ºC-1

Opção: letra c. 40) Um circuito elétrico de um enfeite de natal é constituído de vários conjuntos de lâmpadas idênticas, sendo que cada conjunto é ligado por vez para produzir o efeito pisca-pisca. Uma fonte de tensão de 6 volts com potência de 18 watts alimenta o circuito. Considerando-se que cada lâmpada tem 30 ohms de resistência e deve ser submetida a uma tensão de 6 volts para produzir o efeito desejado, qual o número máximo de lâmpadas em cada conjunto? a) 3 b) 6 c) 9 d) 12 e) 15 RESOLUÇÃO:

Vamos calcular a potência que uma lâmpada consome:

2,1=306

=RU

=P22

Watts

Utilizando a potência fornecida pela fonte, podemos calcular o número máximo de lâmpadas:

=2,1

18=n 15 lâmpadas ⇒ conclusão: o conjunto deve possuir, no máximo, 15 lâmpadas.

Opção: letra e.