Questão 24 - UFRGS 2022

Em uma corda esticada com certa tensão constante, três ondas são enviadas separadamente. A figura abaixo representa as ondas, identificadas por 1, 2 e 3.

As razões entre os comprimentos de onda λ₁/λ₂, λ₁/λ₃ e λ₂/λ₃ dessas ondas são, respectivamente, 

(A) 4/3, 2/3, 1/2. 

(B) 4/3, 3/2, 1/2. 

(C) 3/4, 2/3, 2. 

(D) 3/4, 3/2, 2. 

(E) 3/4, 3/2, 1/2.

Resolução:

Para aresponder a pergunta é necessário comparar com vários comprimentos de onda de cada uma das ondas. O comprimento de uma onda é dado pela distância de uma oscilação completa.

Observando a onda número 1 veremos que

O comprimento da onda 1 ocupa o equivalente a 6 unidades do gráfico.

A onda 2 por sua vez ocupa 8 unidades em seu comprimento de onda.

A terceira onda então, ocupa 4 unidades em cada espaço equivalentes a uma única oscilação.

Assim, as razões solicitadas na questão  λ₁/λ₂, λ₁/λ₃ e λ₂/λ₃, são respectivamente

                                            

Assim, a resposta é 3/4, 3/2  e 2.
Item (D).

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Questão 23 - UFRGS 2022

 23. Considere a máquina térmica representada na figura abaixo.

Em um ciclo da máquina, Q₁ e Q₂ são, respectivamente, as quantidades de calor adicionadas ao banho térmico T₁ e retiradas do banho térmico T₂ > T₁, e W é o trabalho realizado pela máquina. Se o trabalho é positivo, então algumas das possibilidades para as quantidades de calor envolvidas são
1. Q₂ > Q₁ > 0
2. Q₁ > Q₂ > 0
3. Q₁ < 0 ; Q₂ > 0
Assinale a alternativa que descreve as possibilidades fisicamente corretas.
(A) Apenas 1.
(B) Apenas 2.
(C) Apenas 3.
(D) Apenas 1 e 2.
(E) 1, 2 e 3. 

Resolução:
Inicialmente vamos fazer considerações relativas às informações que o problema fornece:

Se o trabalho é realizado pela máquina, embora positivo, sai energia da máquina. Significa que utiliza energia entregue à máquina pelo processo do calor. O reservatório que entrega esta energia é o reservatório 2 e o restante é entregue para o reservatório térmico 1.

Assim, pode-se resumir que Q₂ = Q₁ + W.

Resposta: item (A).

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Questão 22 - UFRGS 2022

 22. Na figura abaixo, estão representados quatro diagramas pV para processos termodinâmicos cíclicos de um gás.

Assinale a alternativa que indica corretamente em quais processos o gás absorve mais calor do que perde em um ciclo completo.
(A) 1 e 2.
(B) 1 e 3.
(C) 2 e 3.
(D) 2 e 4.
(E) 1, 2, 3 e 4.

Resolução:

    O diagrama pV indica o trabalho realizado em um sistema termodinâmico. Em um ciclo a área do gráfico indica o trabalho realizado e o sentido indica se o trabalho total foi realizadopelo gás ou sobre o gás.
    No sentido horário a enregia trocada pela compressão é menor que a energia trocada na expansão, enquanto no sentido anti-horário a expansão que apresenta menor troca de energia. E a compresão indica que entrou energia no sistema,assimcoma expansão indica o gasto de energia pelo sistema.

    Em um ciclo a variação da energia interna é nula, assim a quantidade de energia troca pelo exercício  do trabalho é numericamente igual a quantidade de energia trocada no processo do calor.

    Assim a quantidade de energia liberada pelo sistema na forma de trabalho foi recebida na forma de calor e o contrário também acontece, a energia recebida com a realização de trabalho sobre o sistema. 

Ocorre que a maior expansão, que dará a maior saída de energia, estão nos gráficos 1 e 3.

Resposta:

Item (B)

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Questão 21 - UFRGS - 2022

 21. A figura abaixo representa um bloco B de densidade 900 kg/m³ , flutuando na interface entre dois líquidos: água e óleo.

Considerando que 4/5 do volume do bloco estão submersos na água, cuja densidade é de 1000 kg/m³ , a densidade do óleo é, em kg/m³ , de
(A) 200.
(B) 400.
(C) 500.
(D) 800.
(E) 1900.

Resolução:

Inicialmente devemos determinar as forças que agem sobre o bloco:

O peso do bloco se opõe aos empuxos provocados pelo óleo e pela água.

Para determinar o empuxo calcula-se E.=.d.g.V

Assim

Resposta:

500 kg/m³ - Item C.

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Questão 20 - UFRGS 2022

 20. Considere o sistema massa-mola representado na figura abaixo.

A massa de 0,5 kg é deslocada de Δ x=0,02m, a partir da posição de equilíbrio, e então liberada. Considerando que não há atrito entre as superfícies em contato, o bloco passa pela posição de equilíbrio com velocidade de módulo 0,04 m/s. A constante elástica da mola e a energia mecânica total do sistema são, respectivamente, 

(A) 1 N/m e 0,4 mJ.
(B) 1 N/m e 0,8 mJ.
(C) 2 N/m e 0,4 mJ.
(D) 2 N/m e 0,6 mJ.
(E) 2 N/m e 0,8 mJ.

Resolução:

Na posição de equilíbrio a energia é unicamente a energia cinética e na posição máxima a energia presente é a energia potencial elástica. Na ausência de atrito ou qualquer outro tipo de dissipação as energias são numéricamente iguas.
A energia cinética e potencial são obtidas das sguintes equações

Assim, igualando as energias

Também pode-se calcular a enregias pelas equações:

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Então, a energia é de 0,4mJ e constante elásticas 2 N/m.
Resposta:

Item (C) 

Questão 19 - UFRGS 2022

 19. A figura abaixo representa dois objetos, A e B, que deslizam sobre uma superfície horizontal sem atrito.

O objeto A tem massa igual a 1/3 kg, e sua velocidade, indicada pela seta vertical, tem módulo de 3 m/s. O objeto B tem massa igual a 1/2 kg, e sua velocidade, indicada pela seta horizontal, tem módulo de 2 m/s. Os objetos colidem, permanecendo “colados” após a colisão. Nesse processo, 

(A) a energia cinética e o momentum linear do sistema foram conservados. 

(B) apenas a energia cinética do sistema foi conservada. 

(C) o módulo do momentum linear do sistema é de 2 kg m/s. 

(D) o módulo da velocidade final dos objetos é de 2,4 m/s. 

(E) a energia cinética final do sistema é de 6/5 J.

Resolução:

Como as duas partículas seguem unidas esta colisão é inelástica, assim a energia não é conservada no processo.

Por outro lado o momentum linear (quantidade de movimento) é sempre conservada.

A partir disto, vamos analisar as grandezas físicas citadas nos itens: o momentum linear total do sistema, a velocidade final dos corpos unidos e a energia cinética final dos corpos unidos.

Para determinar o momentum linear resultante do sistema devemos percebr que esta grandeza é uma grandeza vetorial e para tanto iremos determinar o momentum resultante pela regra do paralelogramo como mostra afigura abaixo:

Assim o módulo da quantidade de movimento é determinado pelo teorema de pitágoras aplicado à quantidade de mocimento. Segue abaixo.

Com a quantidade de movimento inicial total que é conservada podemos calcular a velocidade final.

Lembrando que após a colisão os dois corpos seguem unidos e a quantidade de movimento é determinada para ambas partículas. 

Assim a velocidade final das partículas é

Com esta velocidade iremos determinar a energia cinética final do sistema: 

Aplicando a mesma para os corpos unidos:

Resumo:

Quantidade de movimento: √2 kgm/s

Velocidade final: 6√2/5 m/s

Energia cinética final: 6/5 J

Resposta:

Item (E).

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Questão 18 - UFRGS - 2022

 18. Considerando órbitas circunferenciais em torno do Sol, o planeta Saturno está aproximadamente 10 vezes mais longe do Sol do que a Terra, e sua massa é cerca de 100 vezes maior do que a massa da Terra. 

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. 

Com essas considerações, o módulo da força que o Sol exerce sobre Saturno é ........ módulo da força que ele exerce sobre a Terra. O módulo da aceleração de Saturno é ........ módulo da aceleração da Terra. 

(A) menor do que o – menor do que o
(B) maior do que o – maior do que o
(C) maior do que o – aproximadamente igual ao
(D) aproximadamente igual ao – aproximadamente igual ao
(E) aproximadamente igual ao – menor do que o

Resolução:

A força realizada por um corpo sobre outro é causada pela alteração no campo gravitacional gerado por eles. Isaac Newton determinou a equação matemática desta ineração, dada pelo inverso quadrado da distância e diretamente proporcional a massa de cada uma das massas como mostra a equação a seguir

Assim a força entre o sol e o planeta Terra é dada pela equação acima substituindo as características da Terra e do Sol:

O mesmo para determinar a força do Sol sobre Saturno. E substituindo as relações entre Terra e Saturno, podemos determinar as relações entre as forças.

Assim, sabemos que a força do Sol sobre a Terra e do Sol sobre Saturno são aproximadamente iguais.

A aceleração sofrida pelo planeta é dada pelo cálculo do campo gravitacional:

Assim, para a aceleração sofrida pelo planeta Terra é: 

O planeta Saturno tem sua aceleração determinada pela equação:

Assim, vemos que é menor que a aceleração sofrida pelo planeta Terra.

Assim, a força realizada sobre cada planeta é a mesma, porém a aceleração é diferente para cada planeta. 

Resposta:

Item (E).

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UFRGS - 2022 - Questão 17

A figura abaixo representa três blocos, A, B e C, que deslizam sobre um plano horizontal e liso, empurrados por uma força também horizontal e constante, F, atuando sobre o bloco A.

Sendo o módulo de F igual a 18 N, e as massas dos blocos m_A = 3 kg, m_B = 2 kg e m_C = 1 kg, considere as seguintes afirmações. 

I - Todas as forças que agem sobre os blocos A, B e C dissipam energia do sistema. 

II - Os módulos das forças de contato entre os blocos A e B, e B e C, são F_AB = 9 N e F_CB = 3 N. 

III- Os módulos das forças resultantes sobre cada um dos blocos A, B e C são, respectivamente, F_A = 9 N, F_B = 6 N e F_C = 3 N. 

Quais estão corretas? 

(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.

Resolução:

Neste caso iremos analisar cada uma das situações:

I - Neste problema não há a indicação de uma força de atrito, então o trabalho realizado pelas forças é transformado em energia cinética. 

Item Falso.

II - Para determinar a força de contato entre os blocos vamos iniciallmente determinar a aceleração do conjunto. 

Como não há atrito a única força externa é a força aplicada F e por isso é a força resultante.

Aplicando a segunda lei de Newton.

Aplicando ainda a segunda lei de Newton para cada bloco, podemos determinar as forças de interação entre os blocos.

Analisando as forças que agem sobre o bloco A temos o seguinte:

Assim aplicando a segunda lei de Newton.

Analisando agora as forças que agem sobre o bloco C e utilizando a segunda lei para o bloco C:

Assim, as forças de interação entre os blocos são 9N e 3N.

Item Verdadeiro.

III - Para calcular a força resultante utilizamos o produto entre a massa e a aceleração.

Item Verdadeiro.

Resposta:

I - Falso;

II - Verdadeiro;

III - Verdadeiro.

Resposta:

Item  (D).

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UFRGS - 2022 - Questão 16

 16. Um avião, viajando paralelamente ao solo com velocidade constante de módulo V0, solta uma carga desde uma altitude h, conforme representa o painel esquerdo da figura abaixo.

Sendo V₀ = 80 m/s o módulo da velocidade do avião e h = 300 m, qual será, depois de 5 s, o módulo da velocidade da carga em relação ao avião, desprezando-se a resistência do ar? Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s² . 

(A) 0 m/s. 

(B) 30 m/s. 

(C) 50 m/s. 

(D) 90 m/s. 

(E) 130 m/s. 

Resolução:

Como a carga está inicialmente dentro do avião, ela parte com a mesma velocidade horizontal do avião.

Isso ignifica que para quem está dentro do avião observa a carga cair em linha reta, assim deste ponto de vista a velocidade da carga observada por quem está dentro do avião é apenas relativa a velocidade de queda. 

A velocidade inicial de queda é nula, já que a velocidade do haviam é apenas a velocidade horizontal. Para este cálculo, é necessário apenas a função horária da velocidade 

O sinal negativo indica que o sistema de coordenadas está orientado para cima e que o movimento da pedra é contrário a este sistema (para baixo). 

Assim, a velocidade é de 50 m/s.

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Resposta:

Item (C).

UFRGS - 2020 - Questão 25

Em maio de 2019, comemorou-se o centenário do eclipse solar total observado desde a cidade de Sobral, no Ceará, por diversos cientistas de todo o mundo. 

No momento em que a Lua encobriu o Sol, câmeras acopladas a telescópios registraram, em chapas fotográficas, posições de estrelas que apareciam próximas ao Sol, destacando-se as duas mais próximas, uma de cada lado, conforme figura 1 abaixo. 

Alguns meses após o eclipse, novas fotografias foram tiradas da mesma região do céu. Nelas as duas estrelas estavam mais próximas uma da outra, conforme figura 2 abaixo. 

A comparação entre as duas imagens mostrou que a presença do Sol havia desviado a trajetória da luz proveniente das estrelas, conforme esquematizado na figura 3 abaixo. 

Os desvios observados, durante o eclipse, serviram para comprovar uma previsão 

(A) das Leis de Kepler. 

(B) da Lei da Gravitação Universal. 

(C) da Mecânica Newtoniana. 

(D) da Relatividade de Einstein. 

(E) da Mecânica Quântica

Resolução:

    O espaço e o temo é uma grandeza física única que comporta-se analogamente a um tecido. Na presença de uma massa muito grande este tecido se curva fazndo que corpos com menor massa se movimentem em torno da grande massa. 

    Ocorre que, quando a curvatura é muito grande, nem mesmo a luz é capaz de escapar e sofre um desvio em seu deslocamento. Foi o que ocorreu com a luz da estrela distante ao passar próximo ao Sol durante o eclipse de Sobral em 2019.
    Assim o fenômeno explicado e previsto pela Teoria da Relatividade de Einstein confirmou a publicação de 1915.

    Se gostou desta explicação e puder me apoiar façaum PIX de qualquer valor para a chave (celular) 51998037236 e me ajude a produzir mais conteúdos. Obrigado.

Resposta:

Item (D).

UFRGS - 2020 - QUESTÃO 24

Em 26 de abril de 1986, o reator 4 da usina nuclear de Chernobyl, na atual Ucrânia, explodiu durante um teste de segurança, devido a uma combinação de erros humanos. Esse foi o pior desastre nuclear da história. Entre os resíduos radioativos mais poluentes provenientes do desastre, estão os isótopos, com a respectiva meia-vida entre parênteses: Xenônio-133 ( ¹³³Xe - 5,2 dias), Iodo-131 (¹³¹I - 8 dias), Césio-134 (¹³⁴ Cs - 2 anos), Estrôncio-90 (⁹⁰Sr - 28,8 anos) e Césio-137 (¹³⁷Cs - 32,2 anos). Atualmente, e por vários anos a seguir, o ⁹⁰Sr e o ¹³⁷Cs são as principais fontes de radiação na região afetada pela explosão. 

A figura abaixo mostra, em particular, a cadeia de decaimentos que leva o ¹³⁷Cs ao isótopo estável Bário - 137 (¹³⁷Ba).  

Os processos indicados pelas setas (1), (2) e (3) são, respectivamente, decaimentos
(A) β^-, β^- e γ.
(B) β⁺, β^- e β^-.
(C) β⁺, β^- e γ.
(D) β^-, β^- e β⁺,
(E) β⁺, β⁺ e γ.

Resolução:

O processo de decaimento por irradiações é um processo natural que acontece com todos os elementos da tabela periódica. Cada elemento possui um tempo de decaimento específico que entre outras caraterísticas está ligado ao tipo de partícula que é emitida no processo.

As radiações estudadas em nivel médio são três:

• Radiação alfa; 
• Radiação beta; 
• Radiação gama. 

Cada uma destas radiações é caracterizada por uma partícula ou conjunto de partículas.

• A partícula alfa é composta por dois prótons e dois nêutrons, ela equivale ao núcleo de He, por este motivo ao sofrer um decaimento o elemento tem sua massa e sua carga alterada diminuindo a massa em 4 unidades e a carga em 2 unidades.
• A partícula beta, por sua vez, ocorre pela transmutação de um nêutron em um próton dentro de um núcleo que emite um elétron e um neutrino, esta é a radiação beta menos. O contrário também pode ocorrer o próton transmutar-se em um nêutron e este decaímento cria um pósitron ou um anti-elétron, conhecido como radiação beta mais.
  O decaimento beta menos aumenta o número de prótons no núcleo, ou seja, o elemento tem alterado o número atômico (aumentado) sem alterar a sua massa.
  O decaimento beta mais diminui o número de prótons no núcleo, então o elemento diminui o número atômico também sem aumentar a massa.
• A radiação gama ocorre quando as cargas elétricas do núcleo se redistribuem de forma que emitem um fóton de altíssima energia sem alterar a massa nem a carga do elemento.
  

Problema:

Na transformação (1) o Cs (A=137; Z=55) decai para Ba (A=137, Z=56), estável, assim percebe-se que houve mudança na carga aumentando, sem alterar a massa. Logo a transformação é β^-.

Na transformação (2) o Cs (A=137; Z=55) decai para Ba* (A=137, Z=56),  o asterísco significa que este isótopo é um elemento instável, assim percebe-se que houve mudança na carga aumentando sem alterar a massa. Logo a transformação é β^-.

Na transformação (3) o elemento instavel Ba* (A=137, Z=56) decai para o isótopo Ba (A=137, Z=56), estável, o que significa que há a emissão de um fóton sem carga nem massa. Logo a emissão é a radiação γ.

Resumo:

Radiação (1) - β^-.

Radiação (2) - β^-.

Radiação (3) - γ.

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Desde já obrigado.

Resposta: 

Item (A).

UFRGS - 2020 - Questão 23

No início do século XX, a Física Clássica começou a ter problemas para explicar fenômenos físicos que tinham sido recentemente observados. Assim começou uma revolução científica que estabeleceu as bases do que hoje se chama Física Moderna. Entre os problemas antes inexplicáveis e resolvidos nesse novo período, podem-se citar
(A) a indução eletromagnética, o efeito fotoelétrico e a radioatividade.
(B) a radiação do corpo negro, a 1 ª lei da Termodinâmica e a radioatividade.
(C) a radiação do corpo negro, a indução eletromagnética e a 1 a lei da Termodinâmica.
(D) a radiação do corpo negro, o efeito fotoelétrico e a radioatividade.
(E) a radiação do corpo negro, o efeito fotoelétrico e a indução eletromagnética.

Resolução:

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Resposta: 
Item (D)