Esta prova tem por finalidade verificar seus conhecimentos das leis que regem a natureza. Interprete as questões do modo mais simples e usual. Não considere complicações adicionais por fatores não enunciados. Em caso de respostas numéricas, admita exatidão com um desvio inferior a 5 %. A aceleração da gravidade será considerada como g = 10 m/s².
01. No dispositivo apresentado na figura 1, funciona um conjunto conhecido como “filtro de velocidades”. As partículas carregadas entram numa região onde existem dois campos cruzados: um campo elétrico vertical (orientado para baixo) e um campo magnético horizontal (penetrando nas bobinas circulares). As partículas de determinada velocidade devem atravessar essa região, sem desvio.
Em relação a essa situação, escolha a opção correta.
A) As partículas positivas ou negativas p assarão sem desvio. B) As partículas positivas ou negativas passarão sem desvio se o
campo magnético for invertido.
C) A velocidade das partículas que atravessam o filtro sem desvio depende das suas massas.
D) Só as partículas positivas passarão sem desvio. E) Só as partículas negativas passarão sem desvio.
02. Uma pessoa comprou uma balança de chão e, ao chegar em casa, ansiosa para controlar o peso, resolve testá-la ainda no elevador. Ela concluiu que a balança estava com defeito ao notar um aumento de seu peso.
Considerando essas informações, identifique a opção correta.
A) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está subindo com velocidade constante.
B) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o eleva dor está descendo com velocidade constante.
C) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está subindo com aceleração constante.
D) O aumento da indicação da balança pode ocorrer se o elevador está descendo com aceleração constante.
E) A balança está necessariamente com defeito e deve ser trocada em respeito aos direitos do consumidor.
03. Experiências realizadas com a observação de ondas produzidas em cordas esticadas demonstraram que a velocidade de propagação depende da força de tração nas cordas (T) e da densidade linear da massa (massa por unidade de comprimento = d). Com essas informações, é possível obter, usando análise dimensional, a fórmula que possibilita o cálculo da velocidade de propagação em função da tração e da densidade linear de massa.
Identifique a fórmula correta.
A) F d v = B) d F v= C) 2
= d F v D) v=Fd E) d F v= Figura 1 Figura 204. Os defeitos de refração da visão humana, conhecidos como hipermetropia e miopia, decorrem de uma inadequação entre o grau do cristalino e o tamanho do olho. As informações seguintes devem ser examinadas, tendo em vista as peculiaridades do funcionamento do olho humano e as técnicas ópticas usadas para corrigir as suas falhas.
Escolha a alternativa correta.
A) Na cirurgia corretiva da miopia, o grau do cristalino deve ser aumentado, tendo em vista que o míope não consegue enxergar bem os objetos distantes.
B) Se um míope decidir usar lentes de contato para enxergar bem os objetos afastados, deverá escolher lentes convergentes. C) Na cirurgia corretiva da hipermetropia, o grau do cristalino deve ser diminuído, tendo em vista que o hipermétrope não
consegue enxergar bem os objetos afastados.
D) Se um hipermétrope decidir usar lentes de contato para enxergar bem os objetos próximos, deverá escolher lentes convergentes.
E) Considerando que o grau do olho de um míope é negativo, a lente corretiva para essa falha de refração deverá ser também negativa.
05. Vemos na figura 04 uma lâmpada incandescente que consome 100 W quando ligada em 220 V. Há algum tempo, era possível encontrar lâmpadas com especificação de 240 V, 100 W. As pessoas que preferiam essas lâmpadas garantiam que elas duravam mais. Os comentários seguintes abordam essa informação, no sentido de verificar se existe base científica para tal convicção.
Um deles está correto. Qual?
A) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai apresentar uma potência menor e conseqüentem ente trabalhar em condições mais favoráveis. É provável que dure mais.
B) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai apresentar uma potência maior, iluminará mais, mas deverá durar m enos.
C) A resistência da lâmpada de 240 V é maior que a de 220 V, pois as duas desenvolvem a mesma potência (100 W). Se a resistência é maior, essa lâmpada deverá durar mais.
D) A resistência da lâmpada de 240 V é menor que a de 220 V, pois as duas desenvolvem a mesma potência (100 W). Tendo menor resistê ncia, deverá provavelmente durar menos.
E) Se uma lâmpada projetada para 240 V for ligada em 220 V, vai apresentar uma corrente maior para poder desenvolver a mesma potência. Conseqüentemente vai trabalhar em condições mais favoráveis. É provável que dure mais.
Figura 3
06. Determinada jogada tem sido observada com freqüência nos jogos recentes de futebol: o arremesso lateral funcionando como um lançamento na grande área. Na copa do mundo, foi um lance muito usado para criar chances de gol. Consideremos que os jogadores são de mesma altura de modo que os pontos de lançamento e recepção estão no mesmo nível. As considerações seguintes referem-se à física envolvida nessa jogada.
Identifique a correta.
A) A velocidade da bola, quando esta toca na cabeça do atacante, é menor do que a velocidade de lançamento. B) O ângulo de lançamento não influi no alcance. Tudo depende da força do a rremessador.
C) Se o ângulo de lançamento for de 45º, a bola chegará ao atacante com velocidade maior q ue a do lançamento.
D) O arremessador afasta -se da linha lateral e corre antes do lançamento com o objetivo exclusivo de conseguir maior componente vertical da velocidade.
E) A corrida antes do lançamento não tem qualquer influência, pois o jogador tem de estar parado na hora do arremesso.
07. A figura 6 apresenta a instalação do som de um automóvel. O som tem dois canais que serão ligados, cada um, a dois alto-falantes. A impedância de saída de cada canal é de 8 Ω. A impedância é uma espécie de resistência e segue as mesmas regras da associação de resistores em série e em paralelo. A qualidade do som será melhor se a impedância de saída de cada canal for igual à impedância da associação de alto-falantes ligada a ele. Considerando essas informações, escolha a alternativa correta.
A) A ligação (A) está correta se os quatro alto -falantes forem de 8 Ω . Ω
B) A ligação (B) está correta se os quatro alto -falantes forem de 16 Ω . Ω
C) A ligação (C) está correta se os quatro alto -falantes forem de 8 Ω . Ω
D) A ligação (D) está correta se os quatro alto-falantes forem de 8 Ω . Ω
E) A ligação (E) está correta se os quatro alto -falantes forem de 32 Ω . Ω
Figura 6 Figura 5
Figura 8
Figura 9 08. Na figura 7, onde as distâncias indicadas são de 8m e 12m , cada automóvel
pesa 800 kgf. O valor do contrapeso proporcionado pelo guindaste deve, em kgf, ser de A) 12.000 B) 6.000 C) 10.800 D) 5.400 E) 24.000
09. Na situação da figura 8, rompem-se os cabos do elevador. Quando as molas são atingidas, sua deformação máxima é de 0,5 m. Qual a constante elástica? Despreze o efeito do atrito nos trilhos do elevador e no movimento de queda através do ar.
Nas alternativas seguintes, o valor aproximado de K está em 106 N/m.
A) 0,88 B) 1,69 C) 1,76 D) 2,00 E) 0,84
10. Os navios possuem a chamada “marca d’água” que denota o nível máximo de imersão do casco sem oferecer perigo à estabilidade e flutuação do barco. Os navios estão descarregados, e a marca está bem acima do nível da água. Quando carregados, esse é o nível máximo que a água pode alcançar. Analise os critérios delineados a seguir que pretendem estabelecer regras para determinar a “marca d’água”. Para ajudar na resposta: uma convicção dos homens do mar determina que o navio carregado é mais estável que o vazio.
Escolha a alternativa correta que se refere à situação do navio p arado.
A) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o empuxo fique menor que o peso da embarcação, e o centro de atuação do empuxo fique abaixo do centro de gravidade.
B) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique menor que o empuxo, e o centro de atuação do empuxo fique abaixo do centro de gravidade.
C) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique i gual ao empuxo.
D) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o centro de atuação do empuxo fique acima do centro de gravidade e o peso da embarcação seja igual ao empuxo.
Figura 10
Figura 11
E) O nível de segurança deve ser estabelecido de modo que o peso da embarcação fique menor que o empuxo.
11. O avião da figura 10 está aproximando-se do aeroporto, e um observador, parado na torre de controle, grava o ruído dos motores para comparar com o barulho que ocorre quando a aeronave está parada.
Qual será o resultado dessa pesquisa?
A) O som gravado com o avião em movimento é mais agudo em comparação ao som emitido quando o avião está parado. B) O som gravado com o avião em movimento é mais grave em comparação ao som emitido quando o avião está parado. C) O som gravado com o avião em movimento tem maior comprimento de onda em comparação ao som emitido quando o
avião está parado.
D) O som chega ao microfone com maior velocidade quando o avião está em movimento do que quando está parado. E) O som chega ao microfone com menor velocidade quando o avião está em movimento do que quando está parado.
12. Um caça a 612 km/h dispara um míssil que tem velocidade de 792 km/h quando lançado de uma base terrestre fixa em direção a outro jato que se move a 540 km/h, no mesmo nível. O alvo não percebe o ataque e mantém velocidade constante. A distância entre as aeronaves, no instante do disparo, é de 1,2 km.
O tempo para o impacto, em segundos, e a distância percorrida pelo míssil, em metros, valem respectivamente
A) 10; 3900.
Figura 13
C) 8; 2500. E) 5; 1950.
Nas questões de 13 a 20, assinale na coluna I, as afirmativas verdadeiras e, na coluna II, as falsas.
13. A figura 12 mostra a “inseparabilidade” dos pólos magnéticos. Por mais que se divida uma barra magnetizada, cada pedaço apresentará sempre os pólos norte e sul. Estamos procurando explicações para esse fato intrigante.
I II
0 0 No momento em que partimos um ímã, as duas partes influenciam -se mutuamente, produzindo novos pólos.
1 1 A barra magnetizada é uniformemente constituída ao longo de seu volume. A divisão da barra não afetará essa uniformidade, e as propriedades das partes deverão ser iguais às propriedades do todo. 2 2 O magnetismo da barra resulta das correntes criadas pelo movimento orbital dos elétrons nos átomos.
Esse movimento perm anece quando a barra é partida. Desse modo, as partes apresentam o mesmo tipo de magnetismo do todo.
3 3 Os pólos permanecem após a separação porque têm propriedades similares às cargas elétricas. Podemos comparar cargas positivas e negativas com pólos “norte” e “sul”. Do mesmo modo que cargas iguais se repelem, pólos iguais se repelem; cargas diferentes se atraem, o mesmo ocorrendo com pólos diferentes.
4 4 O trabalho realizado no momento da divisão de uma barra magnetizada é aplicado na criação das partes com polaridades disti ntas. Se as barras fossem separadas por tração, os pólos seriam separados.
14. Uma curiosidade na figura 13: na curva, o ciclista se inclina para o centro da curva e o ônibus, para fora.
Qual a explicação?
I II
0 0 O motor do ônibus favorece a atuação da força centrífuga, o que não acontece com o ciclista, e nele atua a força centrípeta.
1 1 Nos dois casos, atua a força centrífuga, mas o homem, usando sua experiência, compensa o seu efeito, inclinando-se para o centro.
2 2 No ônibus, o atrito dos pneus com o chão faz o papel da força centrípeta, e a inércia provoca a inclinação para fora da curva. O homem se inclina para ajudar na formação da força centrípeta necessária para completar a curva.
3 3 Nos dois casos, só atua a força centrípeta, mas o homem, usando sua experiência, favorece o seu efeito, inclinando-se para o centro. O ônibus não tem mecanismo para se inclinar para o centro e é levado a fugir do centro pela inércia.
Figura 14
Figura 15
4 4 A figura 13 deve ter sido montada porque a ação de uma mesma força, no caso a centrífuga, não pode produzir efeitos diferentes.
15. Fenômenos físicos que interferem no congelamento superficial dos lagos. (Figura 14)
I II
0 0 A dilatação anômala da água entre 0 e 4ºC. 1 1 O fato de a densidade do gelo ser menor do que a
da água.
2 2 A transferência de calor por convecção. 3 3 O ponto de fusão do gelo.
4 4 O fato de o gelo ser bom isolante térmico.
16. A seqüência, na figura 15, mostra que
I. um fio de aço envolve um bloco de gelo e suspende um p eso.
II. o fio começa a penetrar no gelo.
III. a penetração do fio é maior.
IV. o fio já atravessou mais da metade do bloco. V. o fio está praticamente fora do gelo.
VI o fio saiu do gelo.
Conclusão.
O fio atravessou o gelo, mas este está intacto. É mágica?
Desejamos uma explicação, baseada nos princípios da física para esse fenômeno.
I II
0 0 A pressão na área de apoio do fio é grande e provoca aumento do ponto de fusão do gelo. Depois que o fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
1 1 O fio é muito fino e vai cortando o gelo. Depois que o fio passa, as partes de gelo separadas voltam a se unir por afinidade química e pela baixa temperatura.
2 2 O frio do gelo provoca contração no fio e este vai apertando o gelo provocando sua ruptura. Depois d a penetração, em contato com o ar mais quente, o gelo volta a se unir.
3 3 O aço do fio é geralmente mais frio que o meio ambiente e vai produzindo um derretimento do gelo na área de apoio. Depois que o fio passa, o gelo volta a se solidificar por estar agora em região mais quente.
4 4 A pressão na área de apoio do fio é grande e provoca diminuição do ponto de fusão do gelo. Depois que o fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
Figura 16
Figura 17 o fio passa, o ponto de fusão volta ao normal e o gelo se recompõe.
17. Explicação de Newton para a refração da luz: “Quando as partículas da luz aproximam -se de um meio transparente, a atração gravitacional faz aumentar a componente da velocidade perpendicular à superfície de separação. Desse modo, ao penetrar num meio mais denso, os raios de luz aproximam -se da normal”.
Vamos criticar essa concepção?
I II
0 0 A figura 16 mostra que Newton estava certo. Ao aumentar a componente vertical da velocidade, o ângulo com a normal diminui.
1 1 Se a componente vertical aumentar, a velocidade aumenta. Assim, a velocidade no vidro é maior que no ar, o que contraria resultados experimentais. Newton estava errado.
2 2 O raciocínio de Newton pressupõe que a luz é fo rmada por partículas. Sabemos que a luz é uma onda eletromagnética. Portanto, Newton estava errado.
3 3 Newton estava certo ao concluir que a luz, ao passar para um meio mais denso, aproxima-se da normal. Estava equivocado ao supor que a velocidade seria maior num meio mais denso.
4 4 Newton estava errado. A componente da velocidade, perpendicular à superfície de separação dos meios, aumentaria enquanto a luz estivesse se aproximando da superfície. Ao penetrar, a velocidade diminuiria pela ação do atrito. É impossível afirmar se a velocidade final, dentro do meio mais denso, é maior ou menor. Só a experimentação pode resolver esse impasse.
18. Os engenheiros sabem que a altura de sucção do bombeamento de água não pode ser muito grande. Há um limite estabelecido pelas leis da física. A figura 17 apresenta uma instalação comum em nossos edifícios. A, H e h representam alturas verticais do fundo do tanque, da válvula de pé de poço e do nível da água em relação ao ponto de entrada do cano de sucção na bomba.
Considere essa configuração de bombeamento para as proposições seguintes.
I II
0 0 Desprezando-se as perdas por atrito, o valor m áximo de h é 10 m.
1 1 Desprezando-se as perdas por atrito, o valor m áximo de A é 10 m.
Figura 18
Figura 19
3 3 Para um melhor funcionamento d a bomba, H deve ter um valor mais próximo possível de A.
4 4 Desprezando-se as perdas por atrito, o valor máximo de H é 10 m.
19. Num laboratório de balística, para se determinar a velocidade do projétil ao sair de uma arma, usa-se o chamado “pêndulo b alístico”. A bala é disparada num bloco de madeira, suspenso num fio de comprimento L, e mede-se o ângulo de elevação θ (<45º). A massa do bloco é determinada antes (m) e depois do impacto (M) .
As alternativas seguintes foram elaboradas para a análise desse procedimento.
I II
0 0 A velocidade da bala pode ser calculada com
2gL
(
1- senθ)
m)(M M
− .
1 1 A velocidade da bala é menor que
) cos (1 L g 2 m) (M M θ − − 2 2
A velocidade da bala é igual a 2gL(1 cos ) M m) (M θ − − 3 3
A velocidade da bala é menor que
(
1−senθ)
−m) 2gL(M M
4 4
A velocidade da bala é igual a 2gL(1 tanè) m)
(M M
− −
20. Considere um satélite em órbita terrestre (raio = R). A velocidade (v) deve ser adequada à altura da órbita (h) (Figura 19). A distância entre o satélite e o centro da Terra (r) deve ser tal que a força de atração gravitacional faça o papel de força centrípeta.
Os gráficos traçados a seguir relacionam essas grandezas.
I II
1 1 O gráfico (II) está correto. 2 2 O gráfico (III) está correto. 3 3 O gráfico (IV) está correto. 4 4 O gráfico (V) está correto.
