Questoes de Fisica na UERJ 2009 a 2013

Questões de Física na UERJ

1) Um adulto, ao respirar durante um minuto, inspira, em média, 8,0litros de ar a 20 ºC, expelindo-os a 37 ºC. Admita que o calorespecífico e a densidade do ar sejam, respectivamente, iguais a 0,24cal.g-1.ºC-1 e 1,2 g.L-1. Nessas condições, a energia mínima, emquilocalorias, gasta pelo organismo apenas no aquecimento do ar,durante 24 horas, é aproximadamente igual a:(A) 15,4(B) 35,6(C) 56,4(D) 75,5

Alternativa correta: (C)

Objetivo: Calcular grandeza referente à lei de conservação de energia.Comentário da questão:A energia Q gasta nesse aquecimento corresponde ao produto entre amassa de ar m, o calor específico c (0,24 cal.g-1) e a variação detemperatura ∆Ө (37 - 20 = 17 oC).A massa de ar considerada corresponde ao produto entre a densidade doar (1,2 g.L-1), o volume de ar inspirado (8L) e o período de tempo emminutos (24x60 = 1440 min):

Assim:

Percentual de acertos: 39,56%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

2) Uma pessoa de massa igual a 80 kg encontra-se em repouso, em pésobre o solo, pressionando perpendicularmente uma parede com umaforça de magnitude igual a 120 N, como mostra a ilustração aseguir.

A melhor representação gráfica para as distintas forças externasque atuam sobre a pessoa está indicada em:

(A) (B) (C) (D)

Alternativa correta: (D)

Objetivo: Descrever forças em situação de equilíbrio mecânico.

Comentário da questão:

A resultante das forças que agem sobre a pessoa é nula, pois ela seencontra em equilíbrio mecânico.

Essas forças podem ser discriminadas do seguinte modo:

força vertical no sentido do solo (↓) - corresponde à reação daTerra sobre a pessoa (peso);

força horizontal no sentido contrário à parede (←) - correspondeà reação da parede sobre a pessoa;

força vertical no sentido contrário ao solo (↑) - corresponde àreação do solo devido à compressão do calçado da pessoa;

força horizontal no sentido da parede (→) - corresponde à reaçãodecorrente do atrito entre a superfície do solo e o calçado dapessoa.

Percentual de acertos: 20,51%Nível de dificuldade: Difícil (abaixo de 30%)

3) Utilizando o exercício anterior, Considerando a aceleração dagravidade igual a 10m.s-2, o coeficiente de atrito entre a superfíciedo solo e a sola do calçado da pessoa é da ordem de:(A) 0,15(B) 0,36

(C) 0,67(D) 1,28

Alternativa correta: (A)

Comentário da questão:O coeficiente de atrito corresponde à razão entre a força de atrito máxima F (→) e a intensidade da força verticalN (↑) do solo contra a sola do calçado. Nessas circunstâncias, F é da ordem da força exercida sobre a parede:

F = 120 NN é equivalente ao produto entre a massa da pessoa e a aceleração da gravidade:

N = mg = 80 x 10 = 800 NAssim:


4) Alguns animais, como o peixe elétrico, conseguem gerar correnteelétrica pela simples migração de íons de metais alcalinos atravésde uma membrana. O órgão elétrico desse peixe é formado por célulaschamadas de eletroplacas, que são similares às musculares, mas nãose contraem. Essas células são discos achatados, nos quais uma dassuperfícies é inervada por terminações nervosas colinérgicas.Quando estimuladas, apenas a superfície inervada é despolarizada.Milhares de eletroplacas empilham-se em série formando conjuntosque, por sua vez, se dispõem em paralelo. O esquema abaixo,representando esses conjuntos, detalha também a estrutura básica daeletroplaca e mostra os potenciais de repouso da membrana e a suainversão na face inervada, quando o nervo é estimulado.

Admita as seguintes condições:

– cada conjunto de eletroplacas em série é formado por 5000 célulase existem 5 desses conjuntos em paralelo;– esses 5 conjuntos em paralelo podem gerar uma intensidade totalde corrente elétrica igual a 0,5 A.Nesse caso, a potência máxima, em watts, que cada conjunto podefornecer é igual a:

(A) 50(B) 75(C) 150(D) 750

Alternativa correta: (B)Objetivo: Calcular grandeza referente à lei de Ohm.Comentário da questão:Uma célula, quando estimulada, gera uma tensão de 150 mV. Logo, atensão gerada em cada conjunto de eletroplacas é igual a5000 x 150 x 10-3 = 750 V. A corrente total I corresponde à soma das correntes i em cada um doscinco conjuntos de 5000 células. Assim:

obs: 0,5/5=0,1

Com esses valores, calcula-se a potência:

Percentual de acertos: 37,94%

Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

5) Uma fração do volume emerso de um iceberg é subitamente removida.Após um novo estado de equilíbrio, os valores finais da densidade e dovolume submerso do iceberg, d2 e V2 , apresentam, respectivamente, asseguintes relações com os valores iniciais d1 e V1 :(A) d2 > d1 e V2 < V1

(B) d2 = d1 e V2 = V1

(C) d2 = d1 e V2 < V1

(D) d2 < d1 e V2 > V1

Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: As Substâncias e suas TransformaçõesItem do programa: Conceitos de substância pura e suas propriedadesSubitem do programa: absoluta; momento de força, peso, centro degravidade e princípio de ArquimedesEixo interdisciplinar 2: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa 2: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa 2: Momento de força, peso, centro de gravidade eprincípio de ArquimedesObjetivo: Transferir conhecimentos relativos ao princípio deArquimedes para análise de situações de equilíbrio.Comentário da questão:A densidade de uma substância pura é uma propriedade que independe dovolume e da massa de qualquer amostra dessa substância. Portanto, adensidade do iceberg permanece constante quando o volume total e seupeso diminuem:

De acordo com o princípio de Arquimedes, o volume submerso éproporcional à magnitude do empuxo exercido pela água do mar, que, porsua vez, é igual à magnitude do peso.

Assim:

.Percentual de acertos: 40,89%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

6) Os gráficos 1 e 2 representam a posição S de dois corposem função do tempo t.

No gráfico 1, a função horária é definida pela equação .Assim, a equação que define o movimento representado pelo gráfico 2corresponde a:(A)S=2+t(B)S=2+2t(C)S=2+4/3 t(D)S=2+6/5 t

Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa: Funções polinomiais do 1º e 2º graus, exponencial e logarítmicaItem do programa 2: Geometria planaSubitem do programa 2: Relações trigonométricas

Objetivo: Transferir conhecimentos de trigonometria para definição de função.Comentário da questão:O gráfico da figura 1 representa a função polinomial

com

O gráfico da figura 2 representa a função polinomial , naqual

Portanto,


2009- 2 Exame de Qualificação

1) Um circuito empregado em laboratórios para estudar acondutividade elétrica de soluções aquosas é representado por esteesquema:

Ao se acrescentar um determinado soluto ao líquido contido nocopo, a lâmpada acende, consumindo apotência elétrica de 60 W.Nessas circunstâncias, a resistência da solução, em ohms,corresponde a cerca de:(A) 14

(B) 28(C) 42(D) 56

Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Interação elétricaSubitem do programa: Corrente elétrica, leis de ohm, energia epotência elétricaObjetivo: Calcular grandeza referente à lei de Ohm, utilizandoprocedimentos convencionais.Comentário da questão:De acordo com as leis e equações básicas da teoria de circuitos, aresistência corresponde à razão entre a tensão e a corrente. Atensão aplicada à solução equivale à diferença de potencial V entreos extremos dos condutores imersos no líquido:V = E - VL = 127 - 120 = 7Vonde E é a tensão fornecida pela bateria e VL a tensão na lâmpada.A corrente presente na solução é igual àquela presente na lâmpada,tendo em vista que esses dois elementos do circuito estão em série.Como a corrente I na lâmpada pode ser calculada pela razão entresua potência P e sua tensão VL, tem-se:

Logo, a resistência R da solução pode ser calculada:


2) Duas bóias de isopor, B1 e B2, esféricas e homogêneas, flutuamem uma piscina. Seus volumes submersos correspondem,respectivamente, a V1 e V2 , e seus raios obedecem à relação R1=2R2 .

A razão entre os volumes submersos é dada por:(A) 2(B) 3(C) 4(D) 8 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa: Princípio de Arquimedes

Objetivo: Transferir conhecimentos relativos ao princípio deArquimedes para análise de situação de equilíbrio.Comentário da questão:Sobre um corpo homogêneo de densidade e volume total V queflutua em equilíbrio com volume Vs submerso em um líquido dedensidade , atuam o peso P do corpo e o empuxo E, devido ao volumedo líquido deslocado. Sabe-se que

e

onde g é a aceleração local da gravidade. Em equilíbrio, o empuxo é igual ao peso. Assim,

No caso de um corpo esférico, Logo, a condição do

equilíbrio é dada por: Assim, para duas bóias deisopor esféricas e homogêneas, submersas em um mesmo líquido, deraios R1 e R2, tal que R1 = 2R2, pode-se escrever:

Logo, a razão entre os respectivos volumes submersos V1 e V2 é dadapor:


3) Ao se deslocar do Rio de Janeiro a Porto Alegre, um aviãopercorre essa distância com velocidade média v no primeiro dotrajeto e 2v no trecho restante. A velocidade média do avião nopercurso total foi igual a:

(A)

(B)

(C)

(D)

Alternativa correta: (A)

Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Cinemática escalarObjetivo: Calcular grandezas da cinemática escalar.Comentário da questão:A velocidade média corresponde à razão entre distância e tempo. Considerando a

distância d entre as cidades, o intervalo de tempo t1 gasto para percorrer do trajeto,com velocidade média , foi igual a:

Já o intervalo de tempo t2, gasto para percorrer do trajeto, com velocidade média 2, foi igual a:

Assim, a velocidade média no percurso total d, em um intervalo de tempo t1 + t2, é dada por:


4) Os gráficos I e II representam as posições S de dois corpos emfunção do tempo t.

No gráfico I, a função horária é definida pelaequação S = a1t2 + b1t e, no gráfico II, por S = a2t2 + b2t. Admita

que V1 e V2 são, respectivamente, os vértices das curvas traçadas

nos gráficos I e II. Assim, a razão é igual a:(A) 1(B) 2(C) 4(D) 8Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa: Funções polinomiais do 1º e 2º graus, exponencial e logarítmicaEixo interdisciplinar 2: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa 2: Leis de NewtonSubitem do programa 2: Cinemática escalarObjetivo: Transferir conhecimentos referentes à cinemática escalar para cálculo de elementos de função polinomial de 2º grau.Comentário da questão:

As funções podem ser escritas, respectivamente, das seguintes formas fatoradas:


5) Uma pequena caixa é lançada sobre um plano inclinado e, depoisde um intervalo de tempo, desliza com velocidade constante.Observe a figura, na qual o segmento orientado indica a direção e osentido do movimento da caixa.

Entre as representações abaixo, a que melhor indica as forças queatuam sobre a caixa é:

(B) C) (D) Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonItem do programa 2: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa 2: Peso, forças de atrito, plano inclinadoObjetivo: Descrever forças em situação de equilíbrio mecânico.Comentário da questão:Considerando os diagramas de corpo livre, na situação apresentada, observam-se os seguintes elementos em interação: caixa, plano inclinado e Terra.A Terra atrai a caixa com força-peso P:

A caixa, por sua vez, exerce uma força P' sobre o plano:

A reação do plano sobre a caixa resulta de duas componentes: uma perpendicular ao plano,chamada reação normal (N); outra paralela ao plano, contrária ao movimento da caixa, chamada força de atrito (fa).Observe:

Considerando as três forças que atuam sobre a caixa, tem-se, portanto, a seguinte representação:

Como a caixa desliza para o solo com velocidade constante, a resultante das três forças sobre ela é nula. Percentual de acertos: 37,80%6) Um avião sobrevoa, com velocidade constante, uma área devastada, no sentido sul-norte, em relação a um determinado observador.A figura a seguir ilustra como esse observador, em repouso, no solo, vê o avião.

Quatro pequenas caixas idênticas de remédios são largadas de um compartimento da base doavião, uma a uma, a pequenos intervalos regulares. Nessas circunstâncias, os efeitos doar praticamente não interferem no movimento das caixas.O observador tira uma fotografia, logo após o início da queda da quarta caixa e antes dea primeira atingir o solo.A ilustração mais adequada dessa fotografia é apresentada em:

(A)

(B)

(C)

(D)

Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica dos movimentos uniforme e uniformemente variadoObjetivo: Explicar tipos de movimentos com base no princípio da independência dos movimentos.Comentário da questão:Considerando o princípio da independência dos movimentos, as quatro pequenas caixas idênticas se deslocam com a mesma velocidade do avião no sentido Sul-Norte, enquanto sãolançadas, uma após a outra, a pequenos intervalos regulares. Nessas circunstâncias, os efeitos do ar praticamente não interferem no movimento das caixas, logo suas posições relativas estão sobre uma mesma linha vertical ao solo. Observe-se que as componentes paralelas ao solo das velocidades das caixas permanecem constantes; apenas as componentes perpendiculares ao solo são alteradas:

Como os lançamentos são feitos a pequenos intervalos, pode-se admitir a eqüidistância entre as caixas no momento da fotografia.Percentual de acertos: 9,11%Nível de dificuldade: Difícil (abaixo de 30%)

7) Em um supermercado, um cliente empurra seu carrinho de compras passando pelossetores 1, 2 e 3, com uma força de módulo constante de 4 newtons, na mesma direção emesmo sentido dos deslocamentos.Na matriz A abaixo, cada elemento aij indica, em joules, o trabalho da força que o clientefaz para deslocar o carrinho do setor i para o setor j, sendo i e j elementos do conjunto{1, 2, 3}.

Ao se deslocar do setor 1 ao 2, do setor 2 ao 3 e, por fim, retornar ao setor 1, atrajetória do cliente descreve o perímetro de um triângulo.Nessas condições, o cliente percorreu, em metros, a distância de:

(A) 35(B) 40(C) 45(D) 50 Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momento linear e da energia mecânicaSubitem do programa: TrabalhoEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: Matrizes, sistemas e determinantes de equações linearesObjetivo: Calcular grandezas mecânicas com base em elementos de uma matriz.Comentário da questão:Cada elemento aij da matriz A representa o trabalho realizado por uma força para deslocaro carrinho do setor ipara o setor j.Como os vetores que representam a força exercida sobre o carrinho e o respectivodeslocamento são paralelos e de mesmo sentido, o trabalho em cada trecho é dado por:

Uma vez que , o trabalho total é igual a:

Portanto, a distância total d percorrida pelo cliente é:



1) Um objeto é deslocado em um plano sob a ação de uma força deintensidade igual a 5 N, percorrendo em linha reta uma distânciaigual a 2 m.Considere a medida do ângulo entre a força e o deslocamento doobjeto igual a 15º, e T o trabalho realizado por essa força. Umaexpressão que pode ser utilizada para o cálculo desse trabalho, emjoules, é T= 5 x 2 x senɵ .Nessa expressão, ɵ equivale, em graus, a:(A) 15(B) 30(C) 45(D) 75 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momentum linear e da energia mecânica

Subitem do programa: TrabalhoEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: Funções trigonométricasSubitem do programa 2: Seno, cosseno, relações trigonométricasObjetivo: Transferir conhecimentos sobre funções trigonométricas para cálculo do trabalho de uma força.Comentário da questão:A força F de intensidade igual a 5 N é aplicada a um objeto, que se desloca pela distância d igual a 2 m. Observe o esquema:

O trabalho T realizado pela força F é dado por:

sendo , o ângulo entre a força e o deslocamento, igual a 15o.De acordo com a trigonometria, o cosseno de um ângulo é igual ao seno do seu complemento:cos 15o = sen 75o Assim, o trabalho T pode ser expresso como:


2) Dois automóveis, M e N, inicialmente a 50 km de distância um dooutro, deslocam-se com velocidades constantes na mesma direção e emsentidos opostos. O valor da velocidade de M, em relação a um pontofixo da estrada, é igual a 60 km/h. Após 30 minutos, os automóveiscruzam uma mesma linha da estrada.Em relação a um ponto fixo da estrada, a velocidade de N tem oseguinte valor, em quilômetros por hora:(A) 40(B) 50(C) 60(D) 70

Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Cinemática do movimento uniformeObjetivo: Transferir conhecimentos sobre cinemática para o cálculo de velocidade.Comentário da questão:Inicialmente, a distância d entre os automóveis M e N é igual a 50 km, e ambos se deslocam na mesma direção e em sentidos contrários, em relação a um ponto fixo O da estrada, considerado a origem do eixo orientado . Observe:

O movimento de cada automóvel obedece às seguintes equações:

sendo M e N as posições de M e N.

Como, após min = h , os automóveis se encontram, isto é, ambos passam pela mesma posição, a velocidade de N é dada por:


3) Uma bola de boliche de 2 kg foi arremessada em uma pista plana. A tabela abaixoregistra a velocidade e a energia cinética da bola ao passar por três pontos dessapista: A, B e C.

Se (E1, E2, E3) é uma progresão geométrica de razão , a razão da progressão geométrica(V1 , V2 , V3) está indicada em:

(A) 1 (B) √2 (C) √22 (D)

12

Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momentum linear e da energia mecânicaSubitem do programa: Energia cinéticaEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e Instrumentais

Item do programa 2: SucessõesSubitem do programa 2: Progressões geométricasObjetivo: Transferir conhecimentos sobre sucessões para cálculo de razão entre velocidades.Comentário da questão:A energia cinética de um corpo corresponde à metade do produto entre sua massa e o quadrado de sua velocidade. Como a bola de boliche tem 2 kg:

As razões entre as energias cinéticas, portanto, podem ser expressas da seguinte forma:

é uma progressão geométrica de razão , logo:

Assim, a razão da progressão geométrica será:


4) A tabela abaixo mostra a quantidade de alguns dispositivos elétricos de uma casa, a potência consumida por cada um deles e o tempo efetivo de uso diário no verão.

Considere os seguintes valores:• densidade absoluta da água: 1,0 g/cm3

• calor específico da água: 1,0 cal.g-1 0C-1

• 1 cal = 4,2 J• custo de 1 kWh = R$ 0,50

Durante 30 dias do verão, o gasto total com esses dispositivos, em reais, é cerca de:

(A) 234(B) 513(C) 666(D) 1026 Alternativa correta: (B)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Fenômenos elétricosSubitem do programa: Energia e potência elétricaObjetivo: Transferir conhecimentos sobre fenômenos elétricos para cálculo de energia.Comentário da questão:A energia E consumida por um dispositivo elétrico é dada por:

Sendo P a potência em kW e t o tempo em horas. Pode-se calcular, assim, a energia consumida diariamente por cada aparelho.• Ar-condicionado

• Geladeira

• Lâmpada

Logo, a energia total consumida diariamente é igual 34,2 kWh.Durante 30 dias de verão, tem-se:

O gasto total, em reais, é cerca de:


5) utilizando os dados da questão anterior, No inverno, diariamente, umaquecedor elétrico é utilizado para elevar a temperatura de 120 litros de águaem 30 ºC.Durante 30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo, em reais, é cerca de:(A) 48(B) 63(C) 96(D) 126 Alternativa correta: (B)Eixo interdisciplinar: As Substâncias e suas TransformaçõesItem do programa: Conservação de energia em fenômenos físicos e químicos

Subitem do programa: CalorimetriaEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: ValoresSubitem do programa 2: Ordens de grandezasObjetivo: Transferir conhecimentos sobre fenômenos termelétricos para cálculo de energia.Comentário da questão:A energia necessária para elevar diariamente a temperatura dessa quantidade deágua é dada por:Q = m cágua A densidade absoluta da água é igual a 1,0 g/cm3 = 103 g/L, e o volume da água a ser aquecida é de 120 litros. Então:

Logo, para , o consumo de energia diário é:

Durante 30 dias de inverno, o consumo de energia será:

O gasto total, em reais, é cerca de:


2011) 1 Exame de Qualificação

Utilize as informações a seguir para responder às questões de números 1e 2.

Um trem em alta velocidade desloca-se ao longo de um trechoretilíneo a uma velocidade constante de 108 km/h. Um passageiro emrepouso arremessa horizontalmente ao piso do vagão, de uma alturade 1 m, na mesma direção e sentido do deslocamento do trem, umabola de borracha que atinge esse piso a uma distância de 5 m doponto de arremesso.

1) O intervalo de tempo, em segundos, que a bola leva para atingiro piso é cerca de:

(A) 0,05

(B) 0,20(C) 0,45(D) 1,00

Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Cinemática do movimento uniformemente variadoObjetivo: Transferir conhecimentos sobre cinemática para o cálculo de tempo.Comentário da questão:Para um observador no interior do trem que se desloca em movimento retilíneo e uniforme,o tempo de queda T e a altura h de lançamento de um objeto sob a aceleração constante g =

10 m/s2 , devido à gravidade, estão relacionados por:

Logo:


2) Se a bola fosse arremessada na mesma direção, mas em sentidooposto ao do deslocamento do trem, a distância, em metros, entre oponto em que a bola atinge o piso e o ponto de arremesso seriaigual a:

(A) 0(B) 5(C) 10(D) 15

Alternativa correta: (B)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Cinemática do movimento uniformemente variadoObjetivo: Transferir conhecimentos sobre cinemática para o cálculo de distância.Comentário da questão:Para um observador no interior do trem que se desloca em movimento retilíneo e uniforme,o alcance de um objeto lançado horizontalmente só depende da magnitude da velocidade doobjeto. Assim, caso a bola fosse arremessada em sentido oposto ao do deslocamento dotrem, a distância entre o ponto de arremesso e o ponto de impacto também seria igual a 5m.Percentual de acertos: 49,75%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

3) Observe a representação do trecho de um circuito elétrico entre os pontos X e Y, contendo três resistores cujas resistências medem, em ohms, a, b e c.

Admita que a sequência (a, b, c) é uma progressão geométrica de razão e que a resistência equivalente entre X e Y mede 2,0 Ω.O valor, em ohms, de (a + b + c) é igual a:(A) 21,0(B) 22,5(C) 24,0(D) 24,5 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momentum linear e da energia mecânicaSubitem do programa: Lei de Ohm, circuitos elétricosEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: SucessõesSubitem do programa 2: Progressões geométricasObjetivo: Calcular o valor de resistências.Comentário da questão:A resistência equivalente R de três resistores de resistências a, b e c, associados em paralelo, é dada por:

Os valores das resistências estão em progressão geométrica de razão . Logo:

Se R = 2 ohms, então:

Portanto, a soma (a + b + c) das três resistências é igual a 24,5 ohms.Percentual de acertos: 26,77%Nível de dificuldade: Difícil (abaixo de 30%)

4) Um homem arrasta uma cadeira sobre um piso plano, percorrendo em linha reta uma distância de 1 m. Durante todo o percurso, a força que ele exerce sobre a cadeira possui intensidade igual a 4 N e direção de 60° em relação ao piso. O gráfico que melhor representa o trabalho T, realizado por essa força ao longo de todo o deslocamento d, está indicado em:

(A) (B) (C) (D) Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momentum linear e da energia mecânicaSubitem do programa: TrabalhoEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: Funções trigonométricasSubitem do programa 2: CossenoObjetivo: Discriminar gráfico referente à relação entre trabalho de uma força e deslocamento.Comentário da questão:Na situação apresentada, o trabalho T realizado corresponde à seguinte relação: T = F.d.cos sendo F a força constanted o deslocamento retilíneo o ângulo entre a força F e o deslocamento dlogo

Essa relação é representada graficamente por:


5) A bola utilizada em uma partida de futebol é uma esfera de diâmetro interno igual a 20 cm. Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e temperatura de 27 ºC.Considere = 3, R = 0,080 atm.L.mol-1.k-1 e, para o ar, comportamento de gás ideal e massa molar igual a 30 g.mol-1.No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, corresponde a:(A) 2,5(B) 5,0(C) 7,5(D) 10,0

Alternativa correta: (B)Eixo interdisciplinar: As Substâncias e suas TransformaçõesItem do programa: Gases ideaisSubitem do programa: Transformações gasosasObjetivo: Calcular a massa de ar no interior de uma bola de futebol.Comentário da questão:Inicialmente, calcula-se o volume interno da bola:

sendo

logo

Considerando o comportamento de gás ideal para o ar no interior da bola, é possível aplicar a equação de Clayperon: P.V = n.R.T

sendo P = 1 atmV = 4 Ln = m/molR = 0,080 atm.L.mol-1.k-1

T = 27 ºC = 300 Kmol = 30 g.mol-1

logo

A massa de ar no interior da bola corresponde a 5 g.Percentual de acertos: 29,14%Nível de dificuldade: Difícil (abaixo de 30%)

6) As unidades joule, kelvin, pascal e newton pertencem ao SI - Sistema Internacional de Unidades.Dentre elas, aquela que expressa a magnitude do calor transferido de um corpo a outro é denominada:(A) joule(B) kelvin(C) pascal(D) newton Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: As Substâncias e suas TransformaçõesItem do programa: Conservação de energia em fenômenos físicos e químicosSubitem do programa: CalorimetriaObjetivo: Discriminar unidade de grandeza física.Comentário da questão:Joule é a unidade que expressa a energia (calor) trocada pelos corpos em uma mudança de estado físico ou em uma variação de temperatura.Percentual de acertos: 45,10%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

2011) 2 Exame de Qualificação

1) No interior de um avião que se desloca horizontalmente em relação ao solo, comvelocidade constante de 1000 km/h, um passageiro deixa cair um copo. Observe ailustração abaixo, na qual estão indicados quatro pontos no piso do corredor do avião ea posição desse passageiro.

O copo, ao cair, atinge o piso do avião próximo ao ponto indicado pela seguinte letra:(A) P(B) Q(C) R(D) S

Utilize as informações a seguir para responder às questões de números 2 e 3.

2)

Considere o deslocamento em movimento retilíneo de um corpo P1 de M até N e de um corpo P2 de A até F.Admita as seguintes informações:- P1 e P2 são corpos idênticos;- F1 e F2 são, respectivamente, as componentes dos pesos de P1 e P2 ao longo das respectivas trajetórias;- M e N são, respectivamente, os pontos médios das arestas AB e EF.

Considerando esses dados, a razão equivale a:

(A) (B) (C) (D) Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica do movimento uniforme e uniformemente variado

Objetivo: Transferir conhecimentos sobre razões trigonométricas para cálculo de grandezas físicas.Comentário da questão:

As trajetórias dos corpos são os segmentos de reta e , os quais têm comprimentos respectivamente iguais às diagonais do retângulo BCFG e do paralelepípedo ABCDEFGH. Assim,

Os corpos se movimentam nos seguintes planos inclinados:

As componentes dos pesos de P1 e P2, ao longo das respectivas trajetórias, são dadas por:

Portanto:

Uma vez que

obtém-se


3) Admita um outro corpo de massa igual a 20 kg que desliza com atrito, em movimento retilíneo, do ponto F ao ponto B, com velocidade constante.A força de atrito, em newtons, entre a superfície deste corpo e o plano inclinado é cerca de:(A) 50(B) 100(C) 120(D) 200 Alternativa correta: (C)

Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica e cinemática dos movimentos uniforme e uniformemente variadoObjetivo: Calcular força de atrito entre a superfície de um corpo e um plano inclinado.Comentário da questão:

O corpo de massa m = 20 kg desliza com atrito em um plano com ângulo de inclinação emrelação ao solo. Observe o esquema:

fa = força de atritom = massag = aceleração da gravidade (10 m/s2)

De acordo com as leis de Newton, se a velocidade ao longo do movimento é constante, a aceleração é nula. Portanto, na direção do movimento,

Assim, a força de atrito fa é dada por:

4) Um evento está sendo realizado em uma praia cuja faixa de areia tem cerca de 3 km deextensão e 100 m de largura. A ordem de grandeza do maior número possível de adultos quepodem assistir a esse evento sentados na areia é de:(A) 104

(B) 105

(C) 106

(D) 107

Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa: ValoresSubitem do programa: Estimativas e ordens de grandezaObjetivo: Calcular valor de ordem de grandeza.Comentário da questão:A área total disponível para que as pessoas assistam ao evento sentadas corresponde a 300.000 m2. Nessa área, pode-se estimar a acomodação de, pelo menos, duas pessoas por metro quadrado, considerando-se o maior número possível de adultos. Com isso, tem-se:300.000 = 3 x 105

3 x 105 x 2 = 6 x 105 = 106

Observe que a avaliação do problema envolve uma área total, no caso de 300.000 m2, e não várias áreas delimitadas de 1 m2. Se a disponibilidade de espaço fosse de apenas 1

m2, seria razoável acomodar confortavelmente somente uma pessoa. Entretanto, em 4 m2, porexemplo, que não estão delimitados em áreas isoladas de 1 m2, 8 pessoas poderiam ser acomodadas. Pensar numa ordem de grandeza de 107, por sua vez, significaria estimar, em média, 11 pessoas por metro quadrado, o que impediria uma situação com adultos sentados.Percentual de acertos: 21,31%Nível de dificuldade: Difícil (abaixo de 30%)

5) Para dar a partida em um caminhão, é necessário que sua bateria de 12 V estabeleça uma corrente de 100 A durante um minuto.A energia, em joules, fornecida pela bateria, corresponde a:(A) 2,0 × 101

(B) 1,2 × 102

(C) 3,6 × 103

(D) 7,2 × 104

Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Fenômenos elétricosSubitem do programa: Energia e potência elétricaObjetivo: Transferir conhecimentos sobre eletricidade para cálculo de energia.Comentário da questão:A energia fornecida pela bateria corresponde ao produto entre a potência e o intervalo de tempo. A potência, por sua vez, corresponde ao produto entre a corrente e a força eletromotriz da bateria. Assim:

Para um intervalo de tempo = 1 min = 60 s, a energia será:


6) Um bloco maciço está inteiramente submerso em um tanque cheio de água, deslocando-se verticalmente para o fundo em movimento uniformente acelerado. A razão entre o peso do bloco e o empuxo sobre ele é igual a 12,5.A aceleração do bloco, em m/s2, é aproximadamente de:(A) 2,5(B) 9,2(C) 10,0(D) 12,0 Alternativa correta: (B)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica e cinemática dos movimento uniformemente variadoObjetivo: Calcular aceleração de um corpo em queda em fluido.Comentário da questão:

O bloco desloca-se com aceleração a, sob à ação de seu peso P = mg e da força de

empuxo E. Sabe-se que a razão . De acordo com as leis de Newton, tem-se:

Logo:


2012) 2 Exame de Qualificação1) Um chuveiro elétrico, alimentado por uma tensão eficaz de 120 V, pode funcionar em dois modos: verão e inverno. Considere os seguintes dados da tabela:

A relação corresponde a:(A) 0,5(B) 1,0(C) 1,5(D) 2,0 Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Fenômenos elétricosSubitem do programa: Potência elétricaObjetivo: Calcular as resistências de um aparelho elétrico.Comentário da questão:A relação entre a potência P, a tensão V e a resistência R em um resistor é expressa por:

Logo, as resistências do chuveiro, em função das respectivas potências, para os modos verão (V) e inverno (I), podem ser descritas como:

sendo PV = 1 000 W, PI = 2 000 W e V = 120 V.

Assim, a relação corresponde a:

Percentual de acertos: 39,89%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)Considere as Leis de Newton e as informações A seguir para responderàsquestões de números 2 e 3.

Uma pessoa empurra uma caixa sobre o piso de uma sala. As forças aplicadas sobre a caixana direção do movimento são:− Fp: força paralela ao solo exercida pela pessoa;− Fa: força de atrito exercida pelo piso.A caixa se desloca na mesma direção e sentido de Fp .A força que a caixa exerce sobre a pessoa é Fc .

2) Se o deslocamento da caixa ocorre com velocidade constante, as magnitudes das forçascitadas apresentam a seguinte relação:(A) Fp = Fc = Fa

(B) Fp > Fc = Fa

(C) Fp = Fc > Fa

(D) Fp = Fc < Fa

Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica e cinemática dos movimentos uniforme e uniformemente variadoObjetivo: Descrever a relação entre as forças atuantes sobre um corpo em movimento uniforme.Comentário da questão:De acordo com a 3a lei de Newton, a força que a pessoa exerce sobre a caixa e a que a caixa exerce sobre a pessoa são iguais:

Fp = Fc

De acordo com a 2a lei de Newton, se um corpo se desloca com velocidade constante, ou seja, com aceleração nula, a resultante das forças sobre ele é nula:Fp - Fa = 0 Fp = Fa

Assim, as magnitudes das forças apresentam a seguinte relação:Fp = Fc = Fa


3) Se o deslocamento da caixa ocorre com aceleraçãoconstante, na mesma direção e sentido de Fp , as magnitudesdas forças citadas apresentam a seguinte relação:

(A) Fp = Fc = F a(B) Fp > Fc = Fa(C) Fp = Fc > F a(D) Fp = Fc < Fa

4) Uma balança romana consiste em uma haste horizontal sustentada por um gancho em um ponto de articulação fixo. A partir desse ponto, um pequeno corpo P pode ser deslocado na direção de uma das extremidades, a fim de equilibrar um corpo colocado em um prato pendurado na extremidade oposta. Observe a ilustração:

Quando P equilibra um corpo de massa igual a 5 kg, a distância d de P até o ponto de articulação é igual a 15 cm.Para equilibrar um outro corpo de massa igual a 8 kg, a distância, em centímetros, de P até o ponto de articulação deve ser igual a:(A) 28(B) 25(C) 24(D) 20 Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa: Momento de força, peso, centro de gravidadeObjetivo: Calcular a posição de equilíbrio do contrapeso de uma balança.Comentário da questão:

O equilíbrio de rotação da balança é resultante da ação do momento de duas forças. Assim, a condição de equilíbrio quando P equilibra um corpo de massa m = 5 kg, a uma distância d do ponto de articulação, pode ser expressa da seguinte forma:MP x d = m x L 15 MP = 5 L L = 3 MP

sendo MP a massa de P e L a distância fixa entre o ponto onde está pendurado o prato com o corpo a ser pesado e o ponto de articulação.Para equilibrar outro corpo de massa M = 8 kg, a condição de equilíbrio pode ser expressa como:MP x D = M x L D x Mp = 8 Lsendo D a nova distância entre P e o ponto de articulação.Portanto:D x Mp = 8 x 3 Mp

D = 24 cmPercentual de acertos: 77,76%Nível de dificuldade: Fácil (acima de 70%)

5) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.

Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:(A) 117(B) 130(C) 143(D) 156 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Conservação do momentum linear e da energia mecânicaSubitem do programa: TrabalhoEixo interdisciplinar 2: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa 2: Geometria planaSubitem do programa 2: Relações métricasObjetivo: Calcular o trabalho de uma força não constante durante o deslocamento de um corpo.Comentário da questão:A altura h do triângulo retângulo de base b = 26 m corresponde a:

sendo m e n o comprimento dos segmentos em que a altura divide a base do triângulo. Logo:

O trabalho T de uma força não constante, ao longo de um deslocamento d, é dado pela áreado gráfico F x d. Nesse caso, T corresponde à área do triângulo retângulo de base b = 26 m e altura h = 12 m:


6) Um cilindro sólido e homogêneo encontra-se, inicialmente, apoiado sobre sua base no interior de um recipiente.Após a entrada de água nesse recipiente até um nível máximo de altura H, que faz o cilindro ficar totalmente submerso, verifica-se que a base do cilindro está presa a um fio inextensível de comprimento L. Esse fio está fixado no fundo do recipiente e totalmente esticado.Observe a figura:

Em função da altura do nível da água, o gráfico que melhor representa a intensidade da força F que o fio exerce sobre o cilindro é:

(A) (B) (C) (D) Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa: Princípio de ArquimedesObjetivo: Descrever a variação da força atuante sobre um corpo submerso em um fluido.Comentário da questão:De acordo com o princípio de Arquimedes, a condição para que um corpo flutue em um fluido é que sua densidade seja menor que a do fluido. Considerando a situação final, a densidade do cilindro c de altura D é menor que a da água: c < a.Para que o cilindro se desloque, a altura h do nível de água tem de ser maior que o valor crítico d para o qual o empuxo da água é igual ao peso do cilindro. Esse valor crítico corresponde a:

Quando h for maior que d, o cilindro começará a se deslocar para cima. Porém, até que h seja maior que L + d, o fio não estará totalmente esticado e, portanto, não exercerá força sobre o cilindro: h < L + d F=0Quando a altura h for maior ou igual a L + d, e enquanto o cilindro ainda não está totalmente submerso (h < L +D), a força que o fio exerce sobre o cilindro, de acordo como princípio de Arquimedes, é proporcional ao empuxo Ee, portanto, à altura h:

Quando a altura h atingir o valor h = L + D, o cilindro estará totalmente submerso, e a partir daí a força é constante:h L + D F = constanteAssim, F variará segundo o seguinte gráfico:



A partícula káon, eletricamente neutra, é constituída por duas partículas eletricamente carregadas: um quark d e um antiquark .

A carga do quark d é igual a do módulo da carga do elétron, e a carga do quark s tem mesmo módulo e sinal contrário ao da carga de um antiquark .Ao quark s é atribuída uma propriedade denominada estranheza, a qual pode ser calculada pela seguinte fórmula:

Assim, o valor da estranheza de um quark s é igual a:

(A) (B) 1

(C) (D) - 1 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: Bases Metodológicas e InstrumentaisItem do programa: Princípios de aritméticaSubitem do programa: Expressões, identidades, equaçõesEixo interdisciplinar 2: Os Constituintes Fundamentais da MatériaItem do programa 2: ÁtomosSubitem do programa 2: Partículas subatômicasObjetivo: Calcular valor de um parâmetro físico com base na conservação da carga elétrica.

Comentário da questão:Uma vez que o káon tem carga elétrica nula, o quark d e o antiquark têm cargas de mesmo módulo e sinais contrários, ou seja,

Como a carga do quark d é igual a e, sendo e o módulo de carga do elétron, tem-se:

Assim, a carga do quark s é igual a e. Desse modo, o valor de estranheza de um quark s corresponde a:


2) Três blocos de mesmo volume, mas de materiais e de massas diferentes, são lançados obliquamente para o alto, de um mesmo ponto do solo, na mesma direção e sentido e com a mesma velocidade.Observe as informações da tabela:

A relação entre os alcances A1, A2 e A3 está apresentada em:(A) A1 > A2 > A3

(B) A1 < A2 < A3

(C) A1 = A2 > A3

(D) A1 = A2 = A3

Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Leis de NewtonSubitem do programa: Dinâmica e cinemática dos movimentos uniforme e uniformemente variadoObjetivo: Descrever relação entre grandezas cinemáticas em situação de queda de corpos.Comentário da questão:Todos os corpos estão sujeitos à mesma aceleração da gravidade, e todos partem de um mesmo ponto e com a mesma velocidade. Logo, seus alcances serão iguais, ou seja, A1 = A2 = A3.

3) Em uma experiência, três lâmpadas idênticas {L1, L2, L3} foram inicialmente associadasem série e conectadas a uma bateria E de resistência interna nula. Cada uma dessas

lâmpadas pode ser individualmente ligada à bateria E sem se queimar.Observe o esquema desse circuito, quando as três lâmpadas encontram-se acesas:

Em seguida, os extremos não comuns de L1 e L2 foram conectados por um fio metálico, conforme ilustrado abaixo:

A afirmativa que descreve o estado de funcionamento das lâmpadas nessa nova condição é:(A) As três lâmpadas se apagam.(B) As três lâmpadas permanecem acesas.(C) L1 e L2 se apagam e L3 permanece acesa.(D) L3 se apaga e L1 e L2 permanecem acesas. Alternativa correta: (C)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Fenômenos elétricosSubitem do programa: Lei de Ohm e circuitos elétricosObjetivo: Descrever a relação entre grandezas elétricas em um circuito elétrico simples.Comentário da questão:Quando os extremos não comuns de L1 e L2 são conectados, a resistência entre esses dois pontos torna-se nula. Assim, a corrente elétrica será estabelecida apenas em L3. Nessas circunstâncias, L1 e L2 se apagam e L3permanece acesa.Percentual de acertos: 61,27%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

4) Em um laboratório, as amostras X e Y, compostas do mesmo material, foram aquecidas a partir da mesma temperatura inicial até determinada temperatura final.Durante o processo de aquecimento, a amostra X absorveu uma quantidade de calor maior que a amostra Y.Considerando essas amostras, as relações entre os calores específicos cX e cY , as capacidades térmicas CX e CYe as massas mX e mY são descritas por:

(A)

(B)

(C)

(D) Alternativa correta: (A)Eixo interdisciplinar: As Substâncias e suas TransformaçõesItem do programa: Fenômenos térmicos

Subitem do programa: Calor; calor específico, mudanças de estado e calorimetriaObjetivo: Descrever relação entre grandezas calorimétricas em um processo de troca de calor.Comentário da questão:As amostras X e Y são constituídas do mesmo material, portanto, têm mesmo calor específico e calor latente: cX =cY e LX = LY.As duas amostras foram submetidas à mesma variação de temperatura; logo, o calor envolvido no processo de aquecimento de cada uma é proporcional à respectiva massa: QX mX e QY mY.Sendo QX > QY , a massa de X será maior que a de Y: mX > mY. Como a capacidade térmica também é proporcional à respectiva massa, tem-se CX > CY.Assim, as relações entre os calores específicos, as capacidades térmicas e as massas sãodescritas por:


5) Um bloco de madeira encontra-se em equilíbrio sobre um plano inclinado de 45o em relação ao solo. A intensidade da força que o bloco exerce perpendicularmente ao plano inclinado é igual a 2,0 N.Entre o bloco e o plano inclinado, a intensidade da força de atrito, em newtons, é iguala:(A) 0,7(B) 1,0(C) 1,4(D) 2,0 Alternativa correta: (D)Eixo interdisciplinar: A Matéria em Equilíbrio e em MovimentoItem do programa: Equilíbrio de corpos rígidosSubitem do programa: Plano inclinado, força de atritoObjetivo: Descrever relação entre grandezas dinâmicas em situação de equilíbrio em planoinclinado.Comentário da questão:Observe o esquema das forças que agem no bloco em equilíbrio sobre o plano inclinado:

sendoP – pesofa – força de atritoN – reação do plano inclinado, que é igual a 2 newtonsAs condições de equilíbro correspondem a:* equilíbrio na direção paralela ao plano → fa = P sen 45o

* equilíbrio na direção normal (ou perpendicular) ao plano → N = P cos 45o

Como sen 45º = cos 45º, dividindo-se uma equação pela outra, obtém-se:

Logo, fa = 2 newtons.Percentual de acertos: 46,30%Nível de dificuldade: Médio (acima de 30% e igual ou abaixo de 70%)

Questoes de Fisica na UERJ 2009 a 2013

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