Prévia do material em texto
Física MÓDULO DE PREPARAÇÃO UECE Prof. Alysson César Física Professor Alysson César AULA 5: LEIS DE NEWTON .............................................................................................. 5 AULA 6: ENERGIA, IMPULSO E GRAVITAÇÃO ........................................................... 7 AULA 7: ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA ......................................................................... 8 AULA 8: ONDAS E MHS .................................................................................................. 10 AULA 9: ÓTICA (ATÉ ESPELHOS ESFÉRICOS) .......................................................... 12 AULA 10: ÓTICA (LENTES ATÉ ÓTICA DA VISÃO) .................................................. 13 AULA 11: TERMOLOGIA ................................................................................................ 15 AULA 12: GASES E TERMODINÂMICA ....................................................................... 17 AULA 13: REVISÃO GERAL ........................................................................................... 19 Sumário M ó d u lo d e P re p a ra ç ã o U E C E MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 5 122.592-198189/25 1. (Uece/2025.1) Um bloco de massa 10 kg é colocado em repouso sobre um plano inclinado que forma um ângulo θ com a direção horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano inclinado é μS = 0,8 e o coeficiente de atrito dinâmico é μK = 0,5. Considere que a aceleração da gravidade no local é g = 10 m/s2. Com base nessas condições, é correto afirmar que, após ser colocado em repouso sobre o plano inclinado, o bloco (Dados: sen θ = 0,50 e cos θ = 0,86.) a) permanece em repouso. b) desce com velocidade de módulo constante. c) desce o plano em movimento acelerado. d) estará sujeito a uma força de atrito de módulo 43 N. 2. (Uece/2025.1) Um experimento de mecânica é realizado em duas etapas. Etapa 1: Uma partícula de massa M é lançada obliquamente, no vácuo, com velocidade inicial de módulo V, formando um ângulo θ com a direção horizontal. Após um intervalo de tempo ΔT1, a partícula atinge o solo no ponto A. Etapa 2: A mesma partícula é lançada da mesma posição e com a mesma velocidade inicial V, mas, desta vez, na direção horizontal, sobre uma superfície com atrito. Após o intervalo de tempo ΔT2 ≠ ΔT1, a partícula para exatamente no ponto A, devido à ação da força de atrito dinâmico entre a partícula e o solo. Considerando g o módulo da aceleração da gravidade no local, pode-se afirmar corretamente que o coeficiente de atrito dinâmico entre a partícula e o solo é a) sen 2 b) 1 2sen c) 1 sen d) 1 2sen (2 ) 3. (Uece/2025) Em uma aula de Física, durante uma revisão sobre os conceitos fundamentais da mecânica clássica, o professor decidiu testar o entendimento dos alunos. Após relembrar as leis de Newton e outros princípios básicos da mecânica, ele fez as seguintes afirmações sobre o comportamento dos corpos sob a ação de forças para que os alunos as julgassem: I. A lei da inércia afirma que, quando o corpo está em estado de equilíbrio, estático ou dinâmico, a força resultante sobre ele é nula; II. O módulo da força resultante de duas forças, F1 e F2, é sempre o mesmo, independentemente da orientação entre F1 e F2; III. De acordo com a terceira lei de Newton, as duas forças ação e reação podem se anular quando atuam sobre o mesmo corpo. Considerando as afirmações do professor, os alunos responderam acertadamente que está correto somente o que consta em a) I c) II e III b) I e II d) III 4. (Fempar/2024) Um bloco de 120 N desloca-se em movimento uniformemente retardado, sobre uma superfície plana e horizontal, em linha reta, sob a ação de seu próprio peso e da força que a superfície exerce sobre ele. O módulo da resultante dessas duas forças é 50 N. Nesse caso, o módulo da força que a superfície exerce sobre o bloco é de a) 124 N b) 126 N c) 128 N d) 130 N 5. (UFPR/2024) Um dado objeto, de massa m constante, descreve, em relação a um referencial inercial, uma curva circular de raio R1 com uma velocidade tangencial de intensidade constante v1. Para fazer isso, ele necessita de uma força centrípeta de intensidade F1. O mesmo objeto é colocado agora em uma outra curva circular, de raio R2, com velocidade tangencial de intensidade constante v2, e necessita agora de uma força centrípeta de intensidade F2 para executar o movimento. Considerando que v2 = 2v1 e que R2 = 2R1, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da razão F2/F1 entre as intensidades das forças centrípetas necessárias para a execução dos movimentos. a) 2 1 F 1 F 2 = b) 2 1 F 1 F = c) 2 1 F 2 F = d) 2 1 F 4 F = 6. (PUC-Camp/2023) Considere as seguintes afirmações sobre as Leis de Newton para o movimento dos corpos: I. Um corpo permanece em movimento retilíneo com velocidade constante se a resultante de todas as forças que atuam sobre esse corpo for nula; II. A intensidade da resultante de todas as forças que atuam sobre um corpo é igual ao produto da massa desse corpo pela aceleração que ele adquire; III. Sempre que um corpo A aplica uma força em um corpo B, esse corpo B aplica no corpo A uma força de mesma intensidade, mesma direção e mesmo sentido que a força aplicada por A. Está correto o que se afirma em a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) II e III, apenas. d) I, II e III. AULA 5 – LEIS DE NEWTON MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 6 122.592-198189/25 7. (AFA/2024) O sistema representado na figura seguinte é composto por um bloco de dimensões desprezíveis e de massa m apoiado em um plano inclinado, que forma um ângulo α com a direção horizontal. O sistema possui uma mola ideal de constante elástica k e comprimento natural x0 O bloco se encontra apenas encostado na mola e em equilíbrio, na posição A, a uma altura yA. Nesse momento, a mola está travada e comprimida de um valor x. Quando a mola é destravada, o bloco, pela ação da força elástica, percorre a distância d, sem atrito, indicada na figura, até atingir o ponto B, a uma altura yB, onde ocorre a inversão do sentido de seu deslocamento. Considerando g o módulo da aceleração da gravidade, a distância d percorrida pelo bloco é dada na alternativa: a) 2 0kx mg sen b) 2kx 2mg sen c) 2 B Ak(y y ) mg sen − d) 2 B Ak(y y ) 2mg sen − 8. (PUC-PR/Medicina/2024) Um bloco é lançado com velocidade de 20 m/s a partir da base de um plano inclinado fixo e muito longo que forma um ângulo θ com a horizontal, como a figura a seguir apresenta. Considerando o coeficiente de atrito entre o plano e o bloco como igual a μ = 0,25, qual é a altura máxima que o corpo pode subir em relação ao nível horizontal de lançamento? Para seus cálculos, considere a aceleração da gravidade de 10 m/s2, sen θ = 0,6 e cos θ = 0,8. a) 15 m b) 18 m c) 20 m d) 25 m 9. (AFA/2023) Por duas vezes, observa-se o movimento de um bloco, sem resistência do ar, sobre um plano inclinado, conforme ilustra a figura abaixo. O coeficiente de atrito cinético entre as superfícies do bloco e do plano inclinado é 3 2 . No primeiro lançamento, em que θ = 30°, o tempo que o bloco gasta até parar, sobre o plano inclinado, é t. No segundo lançamento, que se dá com mesma velocidade inicial do primeiro, θ = 60°, e o tempo gasto pelo bloco até parar, também sobre o plano inclinado, é t’. Nessas condições, a razão entre os tempos t t ' é igual a a) 3 3 5 b) 3 2 c) 2 3 d) 3 3 10. Quando ocorre um acidente de trânsito, a políciaadequado de r é: a) ( )r 2 1 R= + b) ( )r 2 1 R= − c) ( )r 2 1 R= − + d) ( )r 2 1 R= − − 10. Um relógio de pêndulo é construído tal que o seu pêndulo realize 3600 oscilações completas a cada hora. O relógio está descalibrado, de modo que o pêndulo oscila em um movimento harmônico simples de frequência angular igual a 5/2 rad/s. Nessa situação, ao final de 3600 oscilações completas do pêndulo terão se passado a) 32 minutos. b) 45 minutos. c) 48 minutos. d) 52 minutos. 11. Uma partícula de 200 g de massa desenvolve um MHS. Se a constante de oscilação é 40 N/m e a partícula atinge uma amplitude de 8 m, determine a velocidade da partícula em x = 2 m. a) 20 15 m/s b) 30 30 m/s c) 20 30 m/s d) 30 15 m/s 12. Considere que um bloco de 1,0 kg oscile ao longo do eixo x sobre uma superfície sem atrito, preso a uma mola ideal. Considere, ainda, que a equação Vx(t) = 8sen(8t) descreva a velocidade do bloco em função do tempo, em que o comprimento é dado em metros e o tempo em segundos. Acerca do movimento desse bloco, determine a constante de oscilação da mola. a) 32 𝜋² N/m b) 64 𝜋² N/m c) 16 𝜋² N/m d) 8 𝜋² N/m MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 21 122.592-198189/25 GABARITO AULA 5 – LEIS DE NEWTON 1 2 3 4 5 6 A D A D C B 7 8 9 10 11 12 B A A A D C AULA 6 – ENERGIA, IMPULSO E GRAVITAÇÃO 1 2 3 4 5 6 B C A C D B 7 8 9 10 11 12 C D C C A A AULA 7 – ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA 1 2 3 4 5 6 C D B C C B 7 8 9 10 11 12 A D B D B D AULA 8 – ONDAS E MHS 1 2 3 4 5 6 B C C C B A 7 8 9 10 11 12 A B A B C B AULA 9 – ÓTICA ATÉ ESPELHOS ESFÉRICOS 1 2 3 4 5 6 D D D B A A 7 8 9 10 11 12 B C A C C B AULA 10 – ÓTICA (LENTES ATÉ ÓTICA DE VISÃO) 1 2 3 4 5 6 C A D A A B 7 8 9 10 11 12 A A A A B B AULA 11 – TERMOLOGIA 1 2 3 4 5 6 C B D D D C 7 8 9 10 11 12 B D C C B D AULA 12 – GASES E TERMODINÂMICA 1 2 3 4 5 6 A C B A B B 7 8 9 10 11 12 A D B D B A AULA 13 – REVISÃO GERAL 1 2 3 4 5 6 D D B A A B 7 8 9 10 11 12 A C B C C B Dig.: Estefania– Rev.: Sarah Anotações Anotações Página em brancochama os peritos criminais que, utilizando a Física, são capazes de calcular a velocidade que os veículos tinham antes da colisão. Um perito investiga um acidente onde uma caminhonete de 1500 kg de massa colidiu com um carro de 1000 kg, que havia parado no semáforo em uma avenida plana e horizontal. Após a colisão, os veículos ficaram acoplados. As marcas no asfalto mostram que a caminhonete arrastou o carro por cerca de 14,4 m em linha reta. Estimou-se que o coeficiente de atrito entre o pneu do carro e o asfalto no local era de 0,5. Sendo g = 10 m/s², desconsiderando a massa dos motoristas e a resistência do ar, qual a velocidade, calculada pelo perito, para a caminhonete antes da colisão em km/h? a) 72 km/h. b) 20 km/h. c) 12 km/h. d) 2,88 km/h. MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 7 122.592-198189/25 11. Um construtor decide encontrar o valor do coeficiente de atrito entre um bloco e uma mesa cuja superfície é horizontal e plana. Para isso, ele puxa o bloco com uma força também horizontal e de intensidade constante e igual a 20 N, nele imprimindo aceleração constante e de módulo 2,0 m/s2. Se o bloco possui uma massa de 2,0 kg, qual é o coeficiente de atrito encontrado pelo trabalhador? Adote g = 10 m/s2. a) 0,20 b) 0,50 c) 0,60 d) 0,80 12. Uma ginasta de 50 kg de massa que pratica saltos em um trampolim, com constante elástica de 10 kN/m, pula, atingindo uma altura de 2,5 m com relação ao referencial do trampolim. Desconsiderando forças dissipativas, para atingir essa altura em um local onde a aceleração gravitacional vale 10 m/s², a mola deve sofrer uma deformação de a) 0,1 m b) 0,25 m c) 0,50 m d) 0,75 m 1. (Uece/2025.1) Forças resistivas são comumente encontradas na natureza. Quando objetos sujeitos a tais forças são arremessados ao ar, por exemplo, essas forças acabam por dissipar parte da energia mecânica do objeto. Considere o caso em que uma partícula sujeita a uma força resistiva é arremessada verticalmente para cima a partir do solo com velocidade inicial U e retorna ao solo com velocidade V. Além disso, suponha que o módulo da aceleração da gravidade local seja g. Para este caso, em particular, considere que a energia mecânica dissipada pela força resistiva que atua na partícula de massa m seja proporcional à distância percorrida pela partícula. Adotando como K a constante de proporcionalidade, a razão entre U²/V² é: a) (mg + K)/(2 mg) b) (mg + K)/(mg ‒ K) c) 2 mg/K d) (mg/k) + (k/mg) 2. (Uece/2025.1) Anomalias no valor obtido, em laboratório, da constante newtoniana da gravitação G podem ser investigadas a partir dos valores da gravidade g’ medidos no interior de minas e em cavidades presentes no interior da Terra. No entanto, na superfície da Terra, considerada esférica, de raio R e de densidade volumétrica uniforme, a gravidade assume valor g. Sendo D a profundidade, medida na vertical a partir da superfície da Terra, de uma mina hipotética, a razão D/R para que se tenha um valor de g, valor medido na superfície, N vezes maior que g’, é dado por a) N c) (N – 1)/N b) 1 – N d) (1 – N)/N 3. Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas. Quando uma pessoa salta sobre essa minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas. Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nesta situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale a) 5,0 × 105 b) 1,6 × 101 c) 3,2 × 103 d) 5,0 × 103 4. (PUC/RJ) Três corpos, 1, 2 e 3, de massas m1 = 10 kg, m2 = 15 kg e m3 = 25 kg, movem-se horizontalmente sobre um trilho no eixo infinito x, sem nenhuma resistência ou atrito, com velocidades iniciais v1 = 4,0 m/s, v2 = ‒2,0 m/s e v3 = 0,0 m/s, respectivamente. A distância inicial entre os blocos 1 e 2 é 1,0 m e entre os blocos 2 e 3 é 2,0 m. Os corpos 1 e 2 sofrem uma colisão completamente inelástica, ou seja, eles grudam um no outro após colidir. Esse conjunto então colide elasticamente com o corpo 3. Calcule o módulo da velocidade do corpo 3, em m/s, após 153 s a partir do instante inicial. a) 4,00 b) 2,00 c) 0,40 d) 0,20 5. (EsPCEx) Considere que um projétil de massa m = 10 g bate em um pêndulo balístico de massa M = 1 kg e se aloja dentro dele. Depois do choque, o conjunto atinge uma altura máxima h = 80 cm. Os fios que compõem o pêndulo são inextensíveis, têm massa desprezível, permanecem paralelos entre si e não sofrem qualquer tipo de torção. Considerando que a resistência do ar é desprezível e que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s², a intensidade da velocidade v com que o projétil atingiu o pêndulo vale a) 4,4 m/s b) 17,6 m/s c) 244 m/s d) 404 m/s 6. Uma bola de massa 0,5 kg é chutada para o gol, chegando ao goleiro com velocidade de 40 m/s e, rebatida por ele, sai com velocidade de 30 m/s em uma direção perpendicular à do movimento inicial. O impulso que a bola sofre graças à intervenção do goleiro, tem módulo, em N·s: a) 50 b) 25 c) 20 d) 15 AULA 6 – ENERGIA, IMPULSO E GRAVITAÇÃO MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 8 122.592-198189/25 7. (Unicamp) Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural de mesmo tamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade. O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é, em Joules: a) 5 10-3 b) 5 10-4 c) 5 10-5 d) 5 10-6 8. (Fuvest) O slam ball é um exercício funcional no qual o praticante eleva uma bola especial acima da cabeça e, após uma breve pausa, atira-a no chão. Considere uma pessoa de 1,70 m que eleva uma bola de 6 kg a uma altura de 40 cm acima da sua cabeça. Em seguida, a pessoa realiza sobre a bola um trabalho adicional de 10 calorias para arremessá-la. Considere 1 cal = 4,2 J e g = 10 m/s². Se a colisão da bola com o solo for perfeitamente inelástica, a energia total dissipada na colisão será de a) 10 cal b) 20 cal c) 30 cal d) 40 cal 9. (PUC-RJ) Ao se movimentar sobre o plano horizontal x – y, uma partícula de massa m = 2,0 kg possui uma velocidade vetorial inicial dada pelas componentes vx = 5,0 m/s; vy = 9,0 m/s). Após sofrer a ação de uma força F e uma força de atrito fat, ambas horizontais, sua velocidade final é dada por (vx = 5,0 m/s; vyf). Sabendo que o trabalho realizado pela força F é WF = 83 J, e que o trabalho realizado pela força de atrito Wfat tem módulo 20 J, a velocidade vyf (em m/s) é a) 5,0 b) 9,0 c) 12 d) 14 10. A Organização das Nações Unidas – ONU – é o órgão que regulamenta o uso pacífico do espaço e autoriza o posicionamento de satélites ao redor do planeta Terra. Aproximadamente 2600 satélites estão orbitando o Planeta para a realização das mais diversas funções. Alguns desses equipamentos possibilitam a transmissão de sinais de TV e ligações telefônicas. Outras possibilidades de emprego incluem o monitoramento do meio ambiente, a confecção de mapas e ações militares. Desejando-se substituir um desses satélites em órbita circular de raio 6R, onde R é o raio terrestre, por outro de órbita também circular, mas de raio igual a 1,5R, se o primeiro satélite tem velocidade orbital v, o segundo terá uma velocidade de a) v/2 b) 4v c) 2v d) v/411. A aventura de sair da Terra ainda é uma realidade para poucos. Empresas particulares pretendem transformar este tipo de viagem em voos comerciais em um futuro não muito distante. No dia 15 de setembro de 2021, a missão Inspiration4, lançou o foguete Falcon9, que transportou a sonda Dragon com quatro civis a bordo, configurando a primeira viagem da história sem a presença de um astronauta profissional. Em uma viagem suborbital hipotética, a variação da energia potencial gravitacional de uma pessoa de massa m ao atingir uma altura R acima da superfície da Terra, que tem raio R, cuja aceleração da gravidade, na superfície, é igual a g, é expressa por a) Rgm/2 b) Rgm/4 c) 2Rgm d) 4Rgm 12. Na Terra e em um exoplaneta com a massa igual ao dobro da massa da Terra e com o raio igual à metade desse astro, é feito um experimento sobre o valor do módulo da força de empuxo sofrida por um mesmo objeto em um recipiente contendo um mesmo líquido na superfície de cada planeta. A razão entre o módulo da força de empuxo sofrida na Terra e no exoplaneta quando o mesmo objeto está totalmente imerso é de a) 1/8 b) 1/4 c) 4 d) 8 1. (Uece/2025.1) Um avião em voo acumula uma camada de gelo com volume V em suas asas. Supondo-se que o gelo esteja na temperatura de 273 K e que a densidade desse gelo seja de D, e considerando que o calor latente de fusão do gelo seja L e que todas as grandezas aqui utilizadas estão em unidades do SI, pode-se afirmar corretamente que o calor, em joules, necessário para fundir esse gelo é a) 0,5 D/(VL) b) L/(DV) c) DVL d) D(VL)² 2. (Uece/2025.1) Uma prancha homogênea, de comprimento L e peso P, encontra-se em equilíbrio na horizontal, apoiada em seus extremos sobre dois suportes E e D. Uma força de intensidade P/2 é aplicada verticalmente, de cima para baixo, sobre a prancha, a uma distância X do suporte E. Para que a prancha permaneça em equilíbrio, a razão entre as reações nos suportes E e D respectivamente deve ser dada por a) (L ‒ X)/L b) (2L ‒ X)/X c) (L ‒ X)/(L + X) d) (2L ‒ X)/(X + L) AULA 7 – ESTÁTICA E HIDROSTÁTICA MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 9 122.592-198189/25 3. (Uece/2025.1) Um cubo de lado L e densidade d flutua em um líquido, banho térmico, de densidade D > d, com parte de seu volume submerso. O cubo é feito de material cujo coeficiente de dilatação linear é X, ao passo que o fluido apresenta coeficiente de dilatação volumétrica Y. O sistema cubo e fluido é aquecido de tal maneira que o cubo mantém inalterada a sua cota submersa, medida a partir da base inferior do cubo à superfície livre do líquido. Sabendo que a variação de temperatura sofrida pelo sistema é igual a T, com XTpossível perceber que ela estava na iminência de rotacionar. Então, ele concluiu que a massa da barra é de a) 1,0 kg b) 2,5 kg c) 4,0 kg d) 10,0 kg 12. Admita que a temperatura da água do lago seja constante, que sua massa específica valha 1000 kg/m3, que a aceleração local da gravidade valha 10,0 m/s2 e que a bolha seja formada por um gás ideal. Uma bolha de ar, ao ser formada no fundo de um lago com 35,0 m de profundidade, possui cerca de 25,0 cm3. Sabendo que o lago se encontra em um lugar no qual a pressão atmosférica vale 100 kPa, o volume da bolha, ao atingir a superfície, é próximo de a) 158 cm3 b) 87,5 cm3 c) 125 cm3 d) 113 cm3 1. (Uece/2025) Em um experimento de física realizado no vácuo, duas cargas pontuais negativas ‒Q são fixadas no eixo X do plano XY nas posições x1 = − a e x2 = +a. Uma carga de prova q positiva é colocada em repouso em diferentes posições ao longo do eixo Y para que seja observado o comportamento físico do sistema. Com base nesse sistema físico, assinale a afirmação verdadeira. a) Quando a carga q é colocada na posição y = 0, a força resultante sobre ela é diferente de zero. b) Quando a carga q é colocada na posição y = a/50, ela passa a descrever um movimento harmônico simples sobre o eixo Y. c) Não existe nenhuma posição ao longo do eixo Y onde a carga q esteja sujeita a uma força resultante nula. d) O vetor força resultante sobre a carga q possui sempre o mesmo sentido para qualquer posição ao longo do eixo Y. 2. (Uece/2025) Em uma etapa de uma linha de montagem industrial, uma pequena plataforma, de massa desprezível, é capaz de oscilar verticalmente com frequência F e amplitude A. Sobre a plataforma, que deve operar com uma dada frequência crítica, é depositado periodicamente um componente de massa M, que será repassado à etapa seguinte da linha de montagem. Essa condição sobre a frequência faz-se necessária para garantir que o componente de massa M não perca o contato com a plataforma. Supondo que a aceleração da gravidade local tem módulo igual a g, o quadrado da frequência de operação F crítico do sistema aqui descrito é a) Mg/A b) A/(4π2 M) c) g/(4π2 A) d) (g² + A²)/(4π2 Ag) 3. (Uece/2024) Uma partícula de massa m executa um Movimento Harmônico Simples (MHS) de amplitude L, ao longo do eixo das abscissas Ox, com centro das oscilações em P não coincidente com O, origem de Ox. O quadrado da velocidade V da partícula guarda, com sua posição x, uma relação funcional curiosa, expressa por 2 2V (x) Ax Bx C,= + + com A, B e C constantes dadas em unidades do Sistema Internacional (SI). Sabendo que 2B 4AC 0− = e que quaisquer efeitos resistivos são negligenciáveis, a amplitude L desse MHS é dada por a) B/A b) C/A c) 2A d) 4A AULA 8 – ONDAS E MHS MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 11 122.592-198189/25 4. (Uece/2024) No laboratório de Física experimental da Universidade Estadual do Ceará, um estudante tem à sua disposição um bloco de massa M padrão e duas molas de constantes elásticas K e K’ ideais. Quando o bloco é acoplado à mola de constante K e posto a oscilar, o estudante verifica que o período do sistema massa-mola ideal assim constituído é X. No entanto, quando o bloco é acoplado à mola de constante K’, o sistema massa-mola, quando posto a oscilar nas mesmas condições iniciais, passa a ter período Y. Além disso, quando acoplado a uma mola, obtida pela associação, em série, das molas de constantes K e K’ e sujeito às mesmas condições iniciais, o estudante constata que o período do sistema massa-mola é T. Após rápida manipulação matemática, o estudante foi capaz de obter uma expressão para o período T, em termos de X e Y, tal que o quadrado de T é expresso por a) X + Y b) XY/(X + Y) c) X2 + Y2 d) (X2 + Y2)/(XY)2 5. (Esc. Naval/2023) Um oscilador harmônico simples, formado por sistema massa-mola, apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito, tem sua amplitude de oscilação limitada a A, devido à máxima compressão possível em uma mola (situação em que a mola fica com comprimento Lmín, ou seja, sem espaço entre os seus enrolamentos). Dada essa limitação, a aceleração de um bloco de massa m acoplado a uma mola uma constante elástica k1 possui valor máximo igual a amáx. Entretanto, deseja-se aumentar esse valor da aceleração máxima do mesmo bloco. Uma das possibilidades é acoplar, em paralelo com a primeira, uma outra mola de constante elástica igual a k2 e que mantenha a mesma amplitude de oscilação A. Numa situação hipotética que se deseja, no mínimo, quintuplicar o valor de amáx, a razão k2/k1 deverá ser, no mínimo, igual a a) 3 b) 4 c) 5 d) 24 6. Um ambiente é considerado silencioso quando o nível sonoro neste local é, no máximo, de 40 dB. Quando tal nível se aproxima de 130 dB, já se encontra no limite da dor para o ouvido humano. Sendo 10⁻¹² W/m² a menor intensidade física sonora audível, a razão entre as potências observadas no ambiente silencioso e no limite da dor, nessa ordem, é igual a: (adote como referência uma área de 1 m² e como nível sonoro no ambiente silencioso o valor máximo) a) 10⁻⁹ b) 10⁹ c) 10⁹⁰ d) 10⁻⁹⁰ 7. (Uece) Uma experiência de interferência de fenda dupla é realizada com luz azul esverdeada, de comprimento de onda igual a 512 nm. As fendas estão separadas, entre si, por uma distância de 1,2 mm. Uma tela é localizada a uma distância de 5,4 m do anteparo que contém as fendas. A distância, em milímetros, que separa as franjas brilhantes consecutivas vistas sobre a tela, é, aproximadamente: a) 2,3 b) 4,0 c) 5,2 d) 1,2 8. Durante um concerto musical, a intensidade sonora é aproximadamente de 90 dB. Suponha que, ao fim da apresentação, a intensidade sonora tenha aumentado em 100 vezes por causa dos aplausos do público que estava assistindo. A diferença entre as duas intensidades sonoras foi de a) 10 dB b) 20 dB c) 30 dB d) 40 dB 9. Duas fontes sonoras F1 e F2 , distantes uma da outra, emitem sons em fase de frequência 1360 Hz. A 6,0 m da fonte F2 , um observador, localizado em O e dotado de um decibelímetro bastante sensível, afirma estar registrando sons bem fortes, mais fortes do que nos pontos bem próximos de si. O observador encontra-se mais perto da fonte F2 do que de F1 . O experimento acontece no ar onde a velocidade do som é de 340 m/s. Assinale a alternativa que exibe uma distância, em metros, do observador até a fonte F1 , satisfazendo as condições descritas. a) 6,50 b) 6,55 c) 6,60 d) 6,65 10. Uma partícula realiza um M.H.S, segundo a equação x = 0,2cos(/2 + t/2), no SI. A partir da posição de elongação máxima, o menor tempo que essa partícula gastará para passar pela posição de equilíbrio é: a) 0,5 s b) 1,0 s c) 2,0 s d) 4,0 s 11. Um corpo com uma massa de 220 g, preso a uma mola ideal de constante elástica 2500 N/m, descreve um Movimento Harmônico Simples de amplitude 12 cm. A velocidade do corpo, quando sua energia cinética iguala à sua energia potencial, é: a) 6,0 m/s b) 60 m/s c) 9,1 m/s d) 12 m/s MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 12 122.592-198189/25 12. Um observador, parado à beira de um trecho retilíneo da estrada, observa um automóvel que se aproxima e ouve o som produzido pela sucessão das explosões do motor (ronco do motor). Quando o carro passa pelo observador, a frequência do som que este ouve passa a ser 7/8 da frequência anterior. A velocidade de propagação do som no ar mede 333 m/s. Calcule a velocidade com que o carro passou pelo observador. a) 15 m/s b) 22 m/s c) 34 m/s d) 45 m/s 1. A seguir, são apresentadas três aplicações de espelhos esféricos: 1. em telescópios, paraconcentrar a luz proveniente dos astros; 2. em estojos de maquiagem, para produzir imagens direitas e ampliadas do rosto; 3. em lojas e estacionamentos, para aumentar o campo visual da região observada. Os espelhos esféricos utilizados nessas três situações devem ser, respectivamente, a) convexo, côncavo e convexo. b) convexo, côncavo e côncavo. c) convexo, convexo e côncavo. d) côncavo, côncavo e convexo. 2. Os espelhos retrovisores das motocicletas são convexos. Sobre as características das imagens obtidas por meio dos espelhos de uma motocicleta, que têm distância focal igual a −3 m, considere as afirmativas a seguir: I. A imagem fornecida por esses espelhos é real, pois uma superfície convexa converge os raios de luz que chegam até ela; II. Independentemente da distância em que os objetos estiverem de um espelho convexo, as imagens são sempre direitas e menores; III. Para um objeto que está a 6 m do espelho dessa motocicleta, a imagem fornecida está distante 8 m do objeto; IV. Quando o objeto está a 6 m do espelho, o tamanho da imagem é três vezes menor que o do objeto. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e IV são corretas. b) Somente as afirmativas III e IV são corretas. c) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. d) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 3. Considere uma lente côncavo-convexa de raios 40 e 50 cm e uma biconvexa de raios 30 e 40 cm. Calcule o foco do sistema com lentes justapostas. O índice de refração das lentes vale 2. a) 12,8 cm b) 13,8 cm c) 14,8 cm d) 15,8 cm 4. (UEL/2023) Durante a crise da Covid-19, muitas famílias se encontraram com dificuldade orçamentária. A família de Darci foi uma dessas. Ele está reformando um dos quartos e gostaria de instalar um espelho plano em uma parede perpendicular ao chão, com a possibilidade de conseguir observar todo o seu corpo ereto (da cabeça aos pés). Supondo que Darci tem 165 cm de altura e a sua distância horizontal em relação ao espelho é de 40 cm, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a menor altura do espelho plano que deverá ser instalado. a) 80,0 cm b) 82,5 cm c) 85,0 cm d) 87,5 cm 5. (UFPR/2024) O princípio básico de um sistema de comunicações ópticas é transmitir um sinal por meio de uma fibra óptica até um receptor distante. O transmissor converte o sinal elétrico para o óptico e o receptor faz o inverso, convertendo-o de óptico para elétrico. A luz é transmitida pelo núcleo da Fibra Óptica e, devido às diferenças nos índices de refração entre a casca e o núcleo, conhecido como reflexão total interna, a luz permanece trafegando em seu eixo de incidência, permanecendo no núcleo. Sobre reflexão e refração, é correto afirmar: a) As leis da reflexão, sendo duas, determinam que: 1) os raios de luz incidente e refletido precisam formar o mesmo ângulo com relação à direção normal e 2) que os raios de luz incidente e refletido precisam estar contidos no mesmo plano. Com isso, tem-se a reflexão. Enquanto a refração é a passagem de luz entre um meio e outro através da interface entre estes meios, a velocidade da luz muda ao passar por esta interface. b) As leis da refração, sendo duas, determinam que: 1) os raios de luz incidente e refletido precisam formar o mesmo ângulo com relação à direção normal e 2) que os raios de luz incidente e refletido precisam estar contidos no mesmo plano. Com isso, tem-se a refração parcial. Enquanto a reflexão é a passagem de luz entre um meio e outro através da interface entre estes meios, a velocidade da luz muda ao passar por esta interface. c) As leis da reflexão, sendo duas, determinam que: 1) os raios de luz incidente e refletido não precisam formar o mesmo ângulo com relação à direção normal e 2) que os raios de luz incidente e refletido precisam estar contidos no mesmo plano. Com isso, tem-se a reflexão. Enquanto a refração é a passagem de luz entre um meio e outro através da interface entre estes meios, a velocidade da luz não muda ao passar por esta interface. d) As leis da reflexão, sendo duas, determinam que: 1) os raios de luz incidente e refletido precisam formar o mesmo ângulo com relação à direção de passagem da luz pelo meio e 2) que os raios de luz incidente e refletido precisam estar contidos no mesmo plano. Com isso, tem-se a reflexão. Enquanto a refração não depende da passagem de luz entre um meio e outro através da interface entre estes meios, podendo ser a passagem lateral ao plano, a velocidade da luz muda ao passar por esta interface. AULA 9 – ÓTICA ATÉ ESPELHOS ESFÉRICOS MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 13 122.592-198189/25 6. (Uece/2023) A origem do uso dos espelhos pela raça humana data de 5 mil anos atrás na Suméria, onde os espelhos dessa época eram construídos com placas de bronze polidas com areia. Considere um trilho óptico onde é possível acoplar diversos tipos de espelhos para fins experimentais. Inicialmente o trilho é preparado com um objeto linear de altura H que se encontra a uma distância p de um espelho plano E. A distância entre a imagem formada pelo espelho plano e o objeto é de 24 cm. Substituindo o espelho plano por um espelho esférico côncavo C, colocado na mesma posição em que o espelho plano se encontrava, observa-se que a imagem é direita e possui altura 4 vezes maior que o objeto. Sobre esse experimento foram feitas as seguintes afirmações: I. Nos dois casos as imagens formadas pelos espelhos plano e côncavo são virtuais; II. A distância entre a imagem e o objeto no caso do espelho côncavo é maior que a distância entre a imagem e o objeto no caso do espelho plano; III. A distância focal do espelho côncavo vale 24 cm. Está correto o que se afirma em a) I e II apenas. b) II e III apenas. c) I e III apenas. d) I, II e III. 7. (UNIP – Medicina/2023) Ao entrar em uma loja de espelhos, uma pessoa parou em frente a um espelho esférico e viu sua imagem formada por ele. Uma funcionária da loja informou à pessoa que, para um objeto real colocado diante daquele espelho, ele só formava imagens virtuais, direitas e menores do que o objeto. Sabendo que a pessoa parou a 2 m do vértice do espelho, cujo módulo da distância focal era 0,5 m, a distância entre a imagem da pessoa e o vértice do espelho era de a) 33 cm. b) 40 cm. c) 67 cm. d) 50 cm. 8. (Famema) Dois espelhos esféricos, ambos de raios de curvatura iguais a 40 cm, sendo um côncavo e outro convexo, de mesmo eixo principal, estão frente a frente. Entre eles há uma vela disposta perpendicularmente ao eixo principal numa posição tal que as imagens conjugadas pelos espelhos têm, ambas, metade do tamanho da vela. A distância entre os vértices dos espelhos é de a) 50 cm b) 60 cm c) 80 cm d) 100 cm 9. (Fuvest) Um objeto é visto com 12,5% de seu tamanho real por um espelho retrovisor automotivo, que é formado por um espelho convexo produzido através da calota de uma esfera de diâmetro D = 180 cm. Nessa situação, a distância do objeto até o retrovisor vale a) 3,15 m b) 6,75 m c) 2,50 m d) 4,85 m 10. Um aluno observou a etiqueta colada atrás de um espelho côncavo, que informava que ele possuía uma distância focal de 20 cm, e decidiu fazer um experimento. Posicionou um objeto a 50 cm do espelho, seguindo seu eixo, e decidiu calcular o valor do aumento linear transversal da imagem formada nessa configuração. O espelho seguia a aproximação de Gauss. Qual foi o valor por ele encontrado? a) 2/3 b) 1/3 c) –2/3 d) –1/3 11. Um aluno decidido a determinar a distância focal de um espelho côncavo, que segue a aproximação de Gauss, mede 40 cm para a distância entre um objeto real e a imagem a partir dele formada. Além disso, percebe que nessa situação ela é invertidae possui tamanho igual a um terço do tamanho do objeto. Qual o valor obtido pelo estudante? a) 2,0 cm b) 7,5 cm c) 15 cm d) 32 cm 12. (Uece/2024) Duas superfícies refletoras S1 e S2 côncavas, com mesmo raio de curvatura R, são dispostas com suas partes refletoras frente a frente e com seus centros de curvaturas C1 e C2 coincidentes (C1≡C2≡C). O eixo principal do sistema composto pelas duas superfícies refletoras contém o centro de curvatura C comum e os vértices V1 e V2 das superfícies S1 e S2 respectivamente. Ao longo do eixo principal do sistema composto e a uma distância de R/2 do centro comum C, está localizado um pequeno objeto O. Uma imagem O’ é conjugada pelo sistema de superfícies S1 e S2 a partir de O, após reflexão da luz na superfície refletora mais distante de O seguida de uma reflexão na superfície refletora mais próxima de O. Sendo assim, a localização da imagem O’, em relação à superfície refletora mais próxima de O em função de R, é a) R/2 b) 5R/6 c) 3R/2 d) 3R/4 1. (Uece/2025.1) No prisma de reflexão total constituído de um material transparente e isotrópico, em que a seção principal é formada por um triângulo retângulo isósceles de hipotenusa com comprimento L, um raio de luz incide perpendicularmente na face associada à hipotenusa e emerge dessa face ao longo de uma direção paralela à do raio incidente, resultando em um desvio de 180°. Esse efeito ocorre em virtude de duas reflexões internas totais dentro do prisma, em cada uma das faces associadas aos catetos. Assim, é correto afirmar que a soma das distâncias percorridas pelo raio de luz no interior do prisma é a) 2 L b) 1,5 L c) L d) 0,5 L AULA 10 – LENTES ATÉ ÓTICA DA VISÃO MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 14 122.592-198189/25 2. (Uece/2025.1) Um Becker com 1000 ml de capacidade é preenchido completamente com um líquido cujo índice de refração é Z. Esse Becker, quando visto de cima por um observador situado no ar, aparenta ter uma profundidade inferior à real. No entanto, quando um segundo Becker com as mesmas características do anterior é preenchido com 500 ml de um líquido cujo índice de refração é X e os outros 500 ml com um líquido cujo índice de refração é Y, a profundidade aparente desse segundo Becker, quando vista de cima pelo observador, é a mesma que a obtida a partir do líquido cujo índice de refração é Z. Diante do exposto e supondo que os líquidos utilizados para preencher o Becker na segunda situação não se misturam, o índice de refração Z, do primeiro líquido, quando expresso em termos dos índices de refração X e Y é a) 2XY/(X + Y) b) X + Y c) XY d) 1/X + 1/Y 3. (UFRR/2024) A câmera fotográfica é um instrumento óptico que funciona de acordo com os princípios da Óptica Geométrica, que é a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela. Dentre os elementos que compõem uma câmera fotográfica estão uma lente convergente, um filme fotográfico ou um sensor digital e um diafragma. A distância entre a lente e o filme ou sensor pode ser ajustada para obter uma imagem nítida, dependendo da distância do objeto. A abertura do diafragma, que é um dispositivo que controla a quantidade de luz que entra na câmera, também influencia na qualidade da imagem. Considere as seguintes afirmações sobre os conceitos de Óptica Geométrica envolvidos no funcionamento da câmera fotográfica: I. A lente convergente é aquela que faz com que os raios de luz, que incidem paralelos ao seu eixo principal, se aproximem após a refração; II. A imagem real é aquela que pode ser projetada em uma tela ou superfície, pois os raios de luz se cruzam efetivamente no plano da imagem; III. A distância focal de uma lente é a distância entre o centro óptico da lente e o ponto onde se forma a imagem de um objeto situado no infinito; IV. A abertura do diafragma afeta a profundidade de campo da imagem, que é a faixa de distância em que os objetos aparecem nítidos na fotografia. Assinale a alternativa que indica quais afirmações estão corretas. a) I e III apenas b) II e IV apenas c) I, II e IV apenas d) I, II, III e IV 4. (Uece/2024.2) Um estudante encontra-se de pé em um local, cujo índice de refração é unitário, na borda de uma piscina completamente cheia de água com índice de refração N. O estudante percebe que a diferença entre a profundidade real e a profundidade aparente da piscina é exatamente igual a L. Sendo L a altura do azulejo quadrado utilizado no revestimento da piscina, é correto afirmar que o valor da profundidade real da piscina é a) NL/N – 1 b) NL/N + 1 c) 2NL d) 2NL/N + 1 5. No nosso cotidiano, observamos fenômenos ópticos o tempo todo, seja quando olhamos através de uma janela, usamos óculos ou até mesmo quando a luz do Sol se dobra ao passar pelas nuvens. Esses são exemplos de como a luz interage com diferentes meios e como isso afeta nossa percepção visual. No contexto da óptica, é correto afirmar que a) a refração da luz ocorre quando ela passa de um meio para outro, no qual se propaga com velocidade de módulo distinto. b) o módulo da velocidade da luz é menor no vácuo do que em qualquer outro meio material. c) o ângulo de reflexão é sempre diferente do ângulo de incidência, independentemente dos meios envolvidos. d) Uma lente plano-côncava sempre forma imagens reais e diminuídas de objetos reais. 6. (Uece/2023.2) Blocos de concreto pré-fabricados são utilizados para simular pedras de costas rochosas em projetos de quebramares, diques e paredões. Feitos de material com baixo teor de carbono, conceito conhecido como engenharia verde, e produzidos nos mais diversos formatos, facilitam a colonização de algas, corais e crustáceos. Um bloco de concreto típico em formato cúbico, de lado L, apresenta volume V quando observado no ar, cujo índice de refração é unitário. No entanto, quando totalmente imerso em água, cujo índice de refração é N, e visto por um observador situado no ar, o bloco apresenta volume aparente igual a a) VN b) V/N c) V d) VN 7. “O olho humano apresenta determinados defeitos de visão que podem ser corrigidos utilizando-se lentes. Esse é o caso da ___________, na qual a pessoa não consegue ver nitidamente objetos __________ devido ao alongamento do globo ocular, que pode ser corrigido com o uso de lentes___________.” Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente as lacunas do texto. a) miopia – afastados – divergentes b) miopia – próximos – convergentes c) hipermetropia – próximos – divergentes d) hipermetropia – afastados – convergentes MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 15 122.592-198189/25 8. A figura a seguir representa um esquema de um circuito elétrico associado a um banco óptico onde um objeto real movimenta-se junto com um cursor de uma resistência ôhmica variável. Há também outra resistência ôhmica variável cujo cursor movimenta-se junto com um anteparo. Entre o objeto e o anteparo, há uma lente convergente de distância focal igual a f. E alimentando esse circuito há uma bateria que fornece uma tensão V. As duas resistências variáveis são feitas de materiais de resistividade μ e de área igual a S. Assinale a alternativa que indica corretamente a expressão da intensidade i da corrente elétrica formada quando uma imagem real é conjugada pela lente no anteparo. Obs.: não há contato elétrico entre o circuito e os elementos do banco óptico. a) V S f c) V S f + + b) f V S d) f V S + + 9. Leia as afirmativas a seguir. I. Todas as lentes esféricas delgadas, de bordas finas, apresentam característica ótica convergente; II. Devido à propagação retilínea da luz, é possível visualizar o formato da Terra projetado na Lua durante um eclipse lunar;III. Um raio de luz, ao refratar de um meio para outro de diferente índice de refração absoluto, não passará por desvio necessariamente em sua trajetória; IV. A unidade ano-luz pode ser usada para representar a grandeza tempo e tem valor aproximado de 3,2·107 s; V. Dentre as lentes delgadas e os espelhos esféricos, os únicos tipos que podem ser utilizados para projetar imagens de objetos reais são os de características convergentes e côncavos, respectivamente, quando utilizados individualmente. Baseando-se nas leis da Física, são verdadeiras apenas a) II, III e V. b) I, II e III. c) II e IV. d) I, IV e V. 10. Um oftalmologista prescreveu para um paciente uma lente que fornece, de um objeto colocado a 40 cm da lente e sobre seu eixo principal, uma imagem virtual e 3 vezes maior do que o objeto. O tipo de lente e o valor absoluto da sua distância focal são a) convergente e 60 cm. b) convergente e 30 cm. c) divergente e 30 cm. d) divergente e 60 cm. 11. Considere o leito de um rio de águas transparentes e de índice de refração igual a 1,2. Uma pessoa de 1,5 m de altura olha um peixe que, caso a luz não sofresse desvio ao atravessar a interface entre o ar e a água, estaria a 15 cm de profundidade. Sabendo-se que o índice de refração do ar é igual a 1,0 e que a distância horizontal entre a pessoa e o peixe é de 2,2 m, a real profundidade do peixe é a) 3 5 m b) 5 10 m c) 0,30 m d) 0,40 m 12. (Uece/2023) Durante o processo de fabricação de um enfeite cúbico de material de índice de refração N desconhecido, uma bolha de ar permanece presa em seu interior. Observa-se que a bolha de ar se encontra ao longo do eixo de simetria do cubo que passa pelo seu centro e é normal a duas faces opostas. Quando observada ao longo de uma direção normal à face superior, a bolha aparenta estar a 3 cm dessa face. No entanto, quando observada ao longo de uma direção normal à face, mas através da face oposta à anterior, a bolha aparenta estar a 5 cm dessa face. O índice de refração do material de que é feito o cubo, sabendo que este está imerso no ar (índice de refração unitário) e tem 12 cm de aresta, corresponde a a) 2/3 b) 3/2 c) 1 d) 4 1. (Uece/2023.1) Um cozinheiro tem à sua disposição duas garrafas térmicas idênticas, de capacidade térmica desconhecida, e mantidas a uma temperatura ambiente de 20 °C. Uma das garrafas térmicas recebe 180 g de água a uma temperatura de 60 °C. Antes do preparo de um chá com água dessa garrafa, o cozinheiro verifica que a água está a 56 °C, temperatura de equilíbrio. A segunda garrafa recebe 180 g de água a 2 °C, que será utilizada no preparo de um suco. Após equilíbrio térmico, a água na segunda garrafa estará a uma temperatura, em °C, de a) 5,4 b) 7,6 c) 3,8 d) 4,2 2. (Uece/2024) Considere um experimento em que um bloco em equilíbrio sobre uma tábua de madeira, homogênea e de comprimento L, é suspensa pelas extremidades através de dois fios de mesmo comprimento L0. Esses fios possuem coeficientes de dilatação linear α1 e α2, ligeiramente diferentes, com α1 > α2. Elevando-se a temperatura do sistema lentamente, percebe-se que, após uma variação de temperatura ∆θ, o bloco entra na iminência de se movimentar, devido a uma pequena diferença de comprimento entre os fios. Sendo H a diferença entre os comprimentos dos fios após o aquecimento, é correto afirmar que o coeficiente de atrito estático entre a tábua e o bloco é, aproximadamente: AULA 11 – TERMOLOGIA MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 16 122.592-198189/25 Dado: Para efeito de cálculo, considere senẞ aproximadamente igual a tgẞ, em que ẞ, oposto a H, é o ângulo formado pela direção horizontal e a tábua após o aquecimento. a) 1 2( ) / L. − b) 0 1 2L ( ) / L. − c) 1 2( ) / L. − d) 0L / L. 3. (IME/2024) Um projétil de chumbo está a uma temperatura de 175 °C quando atinge uma parede e nela se aloja. Considere que 25% da energia cinética do projétil imediatamente antes da colisão permaneça nele como energia interna. Dados: − calor específico do chumbo: 125 J/(kg °C); − temperatura de fusão do chumbo: 327 °C; − calor latente de fusão do chumbo: 26.000 J/kg. Se a energia interna que permanece após o projétil atingir a parede é justamente a mínima para que ocorra a fusão total do chumbo, a velocidade do projétil imediatamente antes da colisão, em m/s, é: a) 150. b) 400. c) 450. d) 600. 4. (Famerp/2024) Na cidade de Santos, onde a temperatura de ebulição da água é 100 °C, um ebulidor eleva a temperatura de 1,0 kg de água de 20 °C até o ponto de ebulição em 15 minutos, fornecendo calor a uma taxa constante. Já na Cidade do México, esse ebulidor, fornecendo calor à mesma taxa, elevará a temperatura de 1,0 kg de água de 20 °C até o ponto de ebulição, que agora é de 92 °C, em a) 12,6 min. b) 12,0 min c) 10,5 min. d) 13,5 min. 5. (Unesp) Em um experimento conduzido ao nível do mar, foram misturados 100 gramas de gelo a 0 °C com 300 gramas de vapor a 100 °C em um calorímetro ideal e isolado. Sabendo que o calor específico da água é de 1,0 cal/g °C, o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g e o calor latente de ebulição da água é igual a 540 cal/g, o valor da temperatura de equilíbrio da mistura é próximo de a) –350 °C b) 0 °C c) 75 °C d) 100 °C 6. (Famema/2024) No painel dos carros a combustão interna, uma lâmpada de advertência se acende quando a temperatura do líquido de arrefecimento do motor chega a 115 °C. Esse líquido é uma mistura que tem calor específico igual a 0,6 cal/g °C e sua densidade pode ser igualada à da água, que é de 1.000 g/L. Considere um veículo que usa 10 L de líquido de arrefecimento para manter a temperatura do motor controlada. Em uma eventual falha no processo de resfriamento desse líquido, a menor quantidade de calor acumulada para que, a partir da temperatura de 15 °C, a luz de advertência se acenda é de a) 750 kcal b) 1.200 kcal c) 600 kcal d) 1.500 kcal 7. (EEAR/2025) Um estudante decide aquecer a água de um aquário de vidro, que possui um volume de 27000 cm3, e insere em seu interior uma resistência elétrica ideal de 1 ohm, que está ligada a uma fonte ideal de tensão de 100 volts. O aquário está completamente cheio de água. Assinale a alternativa correta que corresponde ao tempo necessário para aquecer a água que está no aquário de 30 ºC para 80 ºC. Considere que a água e o vidro não sofrerão dilatação térmica durante o aquecimento, que toda a energia elétrica consumida pelo resistor é transformada em calor e que esse é um sistema isolado. Adote: calor específico da água igual a 1 cal/g ºC e densidade da água 1 g/cm3. a) 438 segundos b) 576 segundos c) 634 segundos d) 722 segundos 8. (Uerj/2024) Uma equipe de cientistas, com o objetivo de simular a respiração humana, criou um dispositivo que converte 0,02 g de vapor d’água em água líquida a cada ciclo de inspiração e expiração, à temperatura constante. Admita que esse dispositivo simule 15 ciclos de respiração por minuto e que o calor latente de vaporização da água seja igual a 2400 J/g. A taxa de calor perdida pelo dispositivo, em J/s, é igual a: a) 9 b) 10 c) 11 d) 12 9. (Unesp) Um fogão solar consegue, através de um espelho côncavo, concentrar os raios do Sol em um ponto específico e com isso gerar o aquecimento de objetos. Em um lugar no qual a intensidade da irradiação solar seja de 800 W/m2, um fogão solar com área de 1,0 m2, e eficiência de 50%, consegue variar a temperatura em 80 °C de uma quantidade de 2,0 kg de água em um tempo de: Dado: cágua = 4200 J/kg °C. a) 7 min b) 14 min c) 28 min d) 42 min MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 17 122.592-198189/2510. (UFU/2023) Um bloco de gelo escorrega sobre uma rampa cuja inclinação é tal que a velocidade do bloco é constante e igual a 4 m/s. O coeficiente de atrito entre a rampa e o gelo é de 0,5. Considerando a aceleração da gravidade como 10 m/s2 e o calor específico do gelo como 2000 J/kg °C, assinale a alternativa que apresenta o tempo aproximado pelo qual o bloco deve escorregar para que sua temperatura aumente em 6 °C. a) 60 minutos b) 100 minutos c) 10 minutos d) 1 minuto 11. (Fuvest) Um recipiente metálico cilíndrico, de capacidade térmica 425 cal/°C, e que está a 150 °C, tem 80% de seu volume preenchido com uma determinada massa de água, inicialmente a uma temperatura de 90 °C. O sistema entra em equilíbrio térmico quando o recipiente tem apenas 50% de sua capacidade preenchida pelo líquido, que evaporou. A massa de água inserida no recipiente, em gramas, é (desconsidere qualquer troca de energia para o meio externo): a) 50 b) 100 c) 200 d) 250 12. (UCPEL/2023) É possível encontrar, em sítios de Internet, propaganda de painéis solares destinados ao aquecimento de água de piscinas, no entanto, seria também possível usar essa tecnologia para aquecimento de água destinada ao uso doméstico. Supondo que um painel solar convenientemente instalado possa gerar energia a uma taxa de 100 W e considerando que o calor específico da água é de 1 cal/g °C, a sua massa específica é de 1 g/cm3 e que 1 cal = 4,2 J, podemos afirmar que, desprezando as perdas, esse dispositivo aquecerá 1 litro de água de 20 °C até 80 °C em a) 42 h b) 42 s c) 1 h d) 42 min 1. (Uece/2025.1) A conversão de energia térmica em eletricidade nos oceanos em virtude da diferença de temperatura entre as águas da superfície e as águas profundas, OTEC, do inglês Ocean Thermal Energy Conversion, é uma tecnologia de energia renovável. O principal desafio tecnológico desse projeto é gerar quantidades significativas de energia, de forma eficiente, a partir de pequenas diferenças (gradientes) de temperatura. De forma a produzir trabalho útil, a OTEC funciona essencialmente como uma máquina térmica operando entre duas fontes térmicas, a superfície e a profundeza do oceano. Embora a OTEC possa operar em ciclo aberto, fechado ou híbrido fazendo uso de líquido refrigerante, para efeito de cálculo, será considerado o ciclo fechado. Suponha que esse sistema opere como uma máquina térmica entre os extremos de temperatura 25 °C (superfície do oceano) e 10 °C (profundeza do oceano) com uma taxa de realização de trabalho de 2 MW. Além disso, ao estimar o rendimento máximo dessa máquina por meio do ciclo de Carnot, operando entre os extremos de temperatura, obtém-se como taxa de extração de calor da superfície da água, aproximadamente, o valor de a) 40 MW b) 2,1 MW c) 5 MW d) 3,3 MW 2. (Uece/2025.1) No processo de expansão livre, um gás ideal confinado em um recipiente de paredes adiabáticas é conectado via válvula a um segundo recipiente também de paredes adiabáticas onde se fez o vácuo. Após abertura da válvula, o gás se expande de forma espontânea até ocupar o volume total dos dois recipientes. Em relação à expansão livre de um gás, atente para o que se afirma a seguir e assinale com (V) o que for verdadeiro e com (F) o que for falso. ( ) Em uma expansão livre, o gás ideal se expande isotermicamente, uma vez que as temperaturas inicial e final neste processo coincidem. ( ) Em uma expansão livre, o trabalho realizado pelo gás é nulo. ( ) Em uma expansão livre de um gás, não há variação da energia interna deste, consequência direta da primeira lei da termodinâmica. ( ) A expansão livre de um gás pode ser representada, no diagrama Pressão contra Volume, por uma curva contínua e todos os pontos desta curva representam estados de equilíbrio termodinâmico do gás. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) V – F – F – V b) F – V – F – V c) F – V – V – F d) V – F – V – F 3. (EEAR/2022) Uma massa de 10 kg é colocada acima de um cilindro com um êmbolo móvel, cuja área vale 20 cm². A pressão externa é 1 atm. Se o bloco for substituído por outro de 5 kg e a temperatura continuar constante, o volume a) aumentará 10%. b) aumentará 20%. c) diminuirá 10%. d) diminuirá 20%. 4. (Efomm/2022) Uma máquina térmica opera em um ciclo termodinâmico, retirando 1000 J da fonte quente, que se encontra a 600 °C, e produzindo 400 J de trabalho. Se o rendimento dessa máquina é 70% do rendimento de um ciclo de Carnot nas mesmas condições, a temperatura da fonte fria, em °C, é a) 101 b) 141 c) 180 d) 219 AULA 12 – GASES E TERMODINÂMICA MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 18 122.592-198189/25 5. (Simulado Efomm/2022) Uma máquina A opera com 300 W de potência e um rendimento equivalente a 60% do rendimento de uma máquina de Carnot que opera entre fontes de calor de 250 °C e 150 °C. A quantidade de calor que A libera para a fonte fria por segundo é igual a a) 1250 J/s b) 2315 J/s c) 2300 J/s d) 575 J/s 6. Em um cilindro vertical de seção 1 cm2 e abaixo de um êmbolo de massa 500 g existe ar. Sobre esse êmbolo, encontra-se um corpo de massa desconhecida. Ao passo que esse corpo é retirado, o volume que o ar ocupa duplica e a temperatura torna-se 4 vezes menor. Se essa massa coincide com a quantidade de água a 30 ºC misturada com 3 kg de água a 20 ºC num calorímetro ideal, qual a temperatura de equilíbrio da mistura? Dados: Pressão atmosférica = 1 105 N/m2; g = 10 m/s2. a) 28,85 ºC b) 27,78 ºC c) 26,5 ºC d) 25 ºC 7. Para encher o pneu de sua bicicleta, um ciclista dispõe de uma bomba em formato cilíndrico, cuja área de seção transversal (A) é igual a 20 cm². A mangueira de conexão (M) é indeformável e tem volume desprezível. O pneu dianteiro da bicicleta tem volume de 2,4 L e possui, inicialmente, uma pressão interna de 0,3 atm. A pressão interna da bomba, quando o êmbolo (E) está todo puxado à altura (H) de 36 cm, é igual a 1 atm (pressão atmosférica normal). Considere que, durante a calibragem, o volume do pneu permanece constante e que o processo é isotérmico, com temperatura ambiente de 27 ºC. Nessas condições, para elevar a pressão do pneu até 6,3 atm, o número de repetições que o ciclista deverá fazer, movendo o êmbolo até o final do seu curso, é a) 20 b) 50 c) 80 d) 95 8. Em uma máquina térmica que realiza um trabalho de 500 J, o calor rejeitado para a fonte fria é de 400 J. Se o rendimento dessa máquina aumentar em 10%, qual será o novo trabalho realizado? O calor absorvido pela fonte quente não varia. a) 400 J b) 450 J c) 500 J d) 550 J 9. (EN/2022) Um refrigerador, com eficiência de 40,0%, fornece 1400 J de calor para a fonte quente por ciclo de operação. Sabendo que ele opera fazendo 5,00 ciclos por segundo, calcule em quanto tempo este refrigerador congela 4,00 kg de água a 25,0 °C e assinale a opção correta. Dados: calor latente de fusão da água = 300 kJ/kg; calor específico da água = 4200 J/kg. a) 750 s b) 810 s c) 920 s d) 1040 s 10. Um êmbolo, que separa quantidades de matéria iguais de massas gasosas em temperaturas distintas (lado esquerdo a 27 ºC e lado direito a 227 ºC), está inicialmente localizado no meio de um recipiente cilíndrico, graças a uma presilha que o mantém fixo. Em um certo momento, essa presilha é retirada. Se o processo é isotérmico para cada compartimento, ao ser restabelecido o equilíbrio, o êmbolo fica a uma distância da extremidade esquerda tal que: a) corresponde a 60% do comprimento do recipiente. b) corresponde a 62,5% do comprimento do recipiente. c) corresponde a 5/3 da distância da outra extremidade. d) corresponde a 60% da distância da outra extremidade. 11. Uma dada massa de um gás perfeito está a umatemperatura de 300 K, ocupando um volume V e exercendo uma pressão P. Se o gás for aquecido e passar a ocupar um volume 4V e exercer uma pressão 0,75 P, sua nova temperatura será Tf. Sabendo que uma máquina térmica, funcionando entre as temperaturas inicial e final do referido gás, será operada de tal forma que receberá um calor de 400 J da fonte quente e cederá 100 J para a fonte quente, é correto afirmar: a) Tf = 1200 K e a máquina térmica terá um rendimento menor que 50%. b) Tf = 900 K e a máquina térmica não funcionará nessas condições. c) Tf = 900 K e a máquina térmica terá um rendimento menor que 50%. d) Tf = 1200 K e a máquina térmica terá um rendimento de aproximadamente 66%. 12. (Uece/2025.1) Um mol de um gás ideal monoatômico, inicialmente à temperatura T0, pode ser levado de um estado inicial para um estado final através de dois processos distintos. No primeiro processo, a temperatura do gás é mantida constante. No segundo processo, a pressão do gás é mantida constante. Sabendo que no estado inicial o volume ocupado pelo gás é V0 e no estado final o volume ocupado pelo gás é 4V0, a razão entre a quantidade de calor absorvido pelo gás ao longo do primeiro processo e a quantidade de calor absorvido pelo gás ao longo do segundo processo é a) (2ln4)/15 b) 1 c) (ln4)/5 d) 2 MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 19 122.592-198189/25 1. O processo de pasteurização de alimentos permite a eliminação de micro-organismos nocivos à nossa saúde e o aumento do tempo em que ele pode ficar armazenado sem se estragar. O leite é um alimento que pode ser tratado por esse processo. A pasteurização do leite pode ser feita aquecendo-o à temperatura de 71,5 °C por 25 s e, a seguir, resfriando-o imediatamente para 9 °C, mantendo-se a pressão constante. Considere o coeficiente de dilatação volumétrica, obtido a partir de uma amostra de leite, como 160 10-6 °C-1. Para uma quantidade de leite que tem um litro a 21,5 °C, que passa por este processo, pode-se afirmar que a diferença entre os volumes máximo e mínimo é a) 2 cm3 b) 4 cm3 c) 8 cm3 d) 10 cm3 2. As propriedades de dilatação térmica de alguns materiais têm diversas aplicações práticas, por exemplo, as lâminas bimetálicas dos disjuntores elétricos, que são dispositivos de segurança presentes em residências e edificações em geral. Estes disjuntores “desarmam” o circuito elétrico quando passa uma corrente elétrica maior do que a sua capacidade, o que pode evitar incêndios, nos casos de curto-circuito e/ou superaquecimento dos fios. Outro exemplo é a dilatação volumétrica responsável pelo funcionamento dos termômetros clínicos e meteorológicos de mercúrio e álcool. No caso da dilatação térmica dos líquidos, é importante avaliar tanto a dilatação do líquido quanto a do recipiente que o contém, pois cada material tem o seu coeficiente de dilatação térmica. Considere, por exemplo, que um copo de vidro comum se encontra completamente cheio e em equilíbrio térmico com 200 ml de água, ao nível do mar, inicialmente à temperatura de 15 °C. Considere que a densidade da água é de 1 g/cm3, o coeficiente de dilatação volumétrico da água é de 1,00 10-4 °C-1 e que o coeficiente de dilatação superficial do vidro é de 2,00 10-5 °C-1. O copo de vidro possui capacidade térmica igual a 200 cal/°C e o calor específico da água é de 1 cal/g °C. Desprezando quaisquer perdas de calor para o ambiente, assinale a alternativa que indica corretamente o que acontecerá se o sistema “copo + água” receber 30 Kcal de calor de uma fonte térmica. a) Sobrará um espaço no copo de 1,20 ml. b) Sobrará um espaço no copo de 1,05 ml. c) Derramará 1,20 ml de água. d) Derramará 1,05 ml de água. 3. (UEL/2024) Em 2016, o fundador da SpaceX, Elon Musk, revelou sua ambição de criar uma colônia humana em Marte. Naquela época, o empresário esperava que ocorresse uma missão tripulada ao planeta vizinho logo em 2024. Mais adiante, ele recalculou seus planos para 2026 e, finalmente, para 2029 como a data mais próxima para que os humanos consigam ir a Marte. Supondo que um astronauta enche um balão na superfície da Terra (101 kPa) com um volume de 0,003 m3 a uma temperatura de 30 °C, e que ele leve esse balão consigo a uma viagem à superfície de Marte com pressão de 600 Pa e se depara com uma temperatura de –123 °C. Com base nos conhecimentos de Física Termodinâmica, assinale a alternativa que apresenta corretamente o volume que o balão terá na superfície de Marte, supondo que ele não se rompa. a) 0,030 m3 b) 0,250 m3 c) 0,500 m3 d) 0,300 m3 4. Uma lanchonete serve 10 litros de café por dia, em forma de cafezinho, aos seus clientes. Pretendendo-se saber o custo da energia elétrica necessária para elevar a água de 25 °C a 95 °C por meio de um percolador (cafeteira elétrica) e sabendo-se que, nessa cidade, a concessionária de distribuição de energia elétrica cobra R$1,50/kWh, qual o custo elétrico aproximado, em reais, para aquecer 10 litros de água? Dados: calor específico sensível da água: c = 1 cal/g°C; 1 cal = 4,2 J. a) 1,20 b) 4,50 c) 8,20 d) 10,0 5. Ana brinca em um balanço enquanto segura um diapasão vibrando a 520 Hz. O ponto mais alto de sua trajetória pendular está a 1,25 metros de altura em relação ao ponto mais baixo. Enquanto isso, Beatriz, de altura semelhante a Ana e localizada em um ponto distante à frente do brinquedo, corre em direção à amiga com velocidade constante de 2 m/s. Considere g = 10 m/s2 e que o som se propaga no ar com uma velocidade de 343 m/s. Supondo que o movimento oscilatório de Ana ocorre sem perda de energia, qual valor mais se aproxima da maior frequência que Beatriz irá ouvir durante sua trajetória? a) 531 Hz b) 533 Hz c) 535 Hz d) 536 Hz 6. O telefone de latinha é uma brincadeira muito antiga. Consiste em duas latas com um furo no fundo de cada uma e um barbante longo com as extremidades presas nesses furos. Com o barbante esticado, se uma pessoa falar com a boca próxima a uma das latas, outra pessoa pode escutar colocando o ouvido próximo da outra lata. AULA 13 – REVISÃO GERAL MÓDULO DE PREPARAÇÃO – UECE 20 122.592-198189/25 A respeito do observado nessa brincadeira, pode-se afirmar corretamente que: a) o som se propaga apenas pelo barbante e não pelo ar. b) quanto mais tenso o barbante estiver, mais rápido o som se propaga por ele. c) trocando o barbante por um outro mais denso, o som se propaga mais rápido. d) variando-se a tensão no barbante, variará a frequência da onda sonora que se propaga por ele. 7. Um objeto real, retilíneo e de altura y, é colocado perpendicularmente sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo de raio de curvatura R. Sendo p a distância entre o vértice do espelho e o objeto, a altura y’ da imagem obtida é dada por: a) R y' y R 2p = − b) 2R y ' y R p = − c) p y' y 2R p = − d) R 2p y' y p − = 8. (Efomm/2023) Um capacitor de placas paralelas, de área A, separadas por uma distância d e com o espaço entre elas preenchido por ar, ao ser submetido a uma diferença de potencial V, suporta uma carga máxima Q. Se for depositado no interior do capacitor sobre uma das placas um material de constante dielétrica K, área A e espessura 0,5 d, a nova carga máxima acumulada pelo capacitor será a) 1 k Q 2k + b) k Q k 1 + c) 2k Q 1 k + d) 2(1 k) Q k + 9. (Emescam) Monta-se um circuito elétrico com uma fonte de tensão elétrica 0 e uma resistência elétrica R. Deseja-se reduzir a potência térmica dissipada na resistência R à metade e, para isso, coloca-se outra resistência r em série. Podemos afirmar que o valor