Prova ITA 2020 – Física<\/h2>Questão 01<\/h3>
Considere uma teoria na qual a força de interação entre duas “cargas generalizadas” e
em universos N-dimensionais é expressa por
em que k uma constante característica do meio. A teoria também prevê força entre dois “polos generalizados”
e
expressa por
, na qual
é outra constante característica do meio. Sabe-se ainda que um polo p pode interagir com uma corrente de carga, t, gerando uma força
. Em todos os casos, r representa a distância entre os entes interagentes. Considerando as grandezas fundamentais massa, comprimento, tempo e corrente de carga, assinale a alternativa que corresponde à fórmula dimensional de
.<\/p>
a) <\/p>
b) <\/p>
c) <\/p>
d) <\/p>
e) <\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
Pelo enunciado:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Fazendo-se a análise dimensional das equações, sabendo que:<\/p>
<\/p>
<\/p>
Tem-se:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Multiplicando as duas primeiras equações:<\/p>
<\/p>
Substituindo a relação encontrada anteriormente:<\/p>
<\/p>
<\/p>
Gabarito: B<\/strong><\/p> I. Os intervalos de tempo entre o disparo e a colisão podem ser iguais para ambos os mísseis. Considerando V como verdadeira e F como falsa, as\nafirmações I, II e III são, respectivamente,<\/p> a) V, V e V.<\/p> b) F, F e F.<\/p> c) V, F e V.<\/p> \nd) F, V e F.\n<\/p> e) F, V e V.<\/p> I: Falsa. Mas, se considerarmos que a velocidade do alvo pode ser constante e igual a 0 m\/s, a afirmativa é verdadeira. Já que nesse caso ambos os mísseis percorreriam trajetória retilínea, e, então, demorariam o mesmo tempo para chegar ao alvo já que tem velocidades iguais. Assim, implicaria no III como falso.<\/p> Entretanto, considerando a velocidade II: Verdadeira. Se pensarmos que III: Verdadeira. Do desenho, como Gabarito: E<\/strong><\/p> Um bloco de massa m sustentado por um par de molas idênticas, paralelas e de constante elástica k, desce verticalmente com velocidade constante e de módulo v controlada por um motor, conforme ilustra a figura. Se o motor travar repentinamente, ocorrerá uma força de tração máxima no cabo com módulo igual a<\/p> a) b) c) d) e) Pelo enunciado que afirma que a velocidade é constante, tem-se pelo equilíbrio, na situação inicial:<\/p> Ao travar-se o motor, inicia-se um problema de conservação de energia mecânica:<\/p> Assim:<\/p> Substituindo x:<\/p> Na situação final:<\/p> Gabarito: C<\/strong><\/p> Por uma mangueira de diâmetro a) 1\/10<\/p> b) c) 4\/5<\/p> d) 1\/2<\/p> e) A velocidade inicial ao utilizar-se a mangueira de O fluxo total que percorre as mangueiras unidas é o mesmo que na situação inicial. Dessa forma:<\/p> Para o alcance máximo, sabe-se que o ângulo da velocidade com a horizontal deve ser de 45°, dessa forma:<\/p> E, a distância percorrida é:<\/p> Como Substituindo na relação do fluxo:<\/p> Gabarito: A<\/strong><\/p> Um satélite artificial viaja em direção a um planeta ao longo de uma trajetória parabólica. A uma distância d desse corpo celeste, propulsores são acionados de modo a, a partir daquele instante, mudar o módulo da velocidade do satélite de a) b) c) d) e) Na órbita parabólica, o satélite tem energia mecânica total igual a zero. Portanto, pela equação de conservação de energia mecânica em órbitas parabólicas, temos que:<\/p> Logo:<\/p> Para a órbita elíptica, temos:<\/p> Assim:<\/p> Portanto, a razão entre as velocidades é dada por:<\/p> Gabarito: C<\/strong><\/p> Uma pequena esfera com peso de módulo P é arremessada verticalmente para cima com velocidade de módulo a) b) c) d) e) Pelo teorema da energia cinética:<\/p> Gabarito: D<\/strong><\/p> A figura ilustra um experimento numa plataforma que, no referencial de um observador externo, se move com velocidade a) aumento de b) diminuição de c) diminuição de d) diminuição de e) aumento de O tempo medido pelo observador é dado por:<\/p> Como deseja-se diminuir o tempo medido\npelo observador tem-se duas possibilidades. Pode-se reduzir o tempo medido no\nreferencial da plataforma ou pode diminuir-se o fator de Lorentz. Dessa forma:<\/p> – Para reduzir o tempo medido na\nplataforma:<\/p> 1) Pode-se aumentar a velocidade de ejeção do elétron. Para isso é necessário que o elétron seja ejetado com uma energia cinética maior. Sabendo que a energia cinética do elétron ejetado é dada por:<\/p> É necessário aumentar-se a frequência do fóton incidente, e, sabendo que:<\/p> Dessa forma, a diminuição do 2) Pode-se diminuir as forças contrárias ao movimento do elétron. Neste caso, somente a força elétrica por conta do campo elétrico entre as placas é contrária ao movimento.<\/p> Assim, a diminuição da diferença de potencial entre as placas acarreta uma diminuição da frenagem do elétron, permitindo assim, que se atinja a placa em menos tempo.<\/p> E, para reduzir o fator de Lorentz:<\/p> Implica um aumento do denominador. Para isso:<\/p> Assim, diminuindo-se a velocidade, aumenta-se o denominador, e, por conseguinte, diminui-se o tempo medido pelo operador.<\/p> Gabarito: B<\/strong><\/p> Num ambiente controlado, o período de um pêndulo simples é medido a uma temperatura T. Sendo a) aumenta de 0,1%.<\/p> b) aumenta de 0,05%. <\/p> c) diminui de 0,1%. <\/p> d) diminui de 0,05%.<\/p> e) permanece inalterado. <\/p> O período de oscilação de um pêndulo simples é dado por:<\/p> Portanto, na situação inicial:<\/p> E, na situação final:<\/p> Onde:<\/p> Dessa forma, o aumento foi de Gabarito: A<\/strong><\/p> Uma certa quantidade de gás com temperatura inicial a) b) c) d) e) calor cedido pelo fio de platina em ambos os casos é dado por:<\/p> Assim, o calor recebido pelo gás em ambos os casos foi idêntico, logo:<\/p> Pela transformação gasosa da isocórica:<\/p> Pela transformação gasosa da isobárica:<\/p> Assim:<\/p> Gabarito: B<\/strong><\/p> Ao redor de um cilindro de massa m, raio a e comprimento b, são enroladas simétrica e longitudinalmente N espiras. Estas são dispostas paralelamente a um plano inclinado onde se encontra um cilindro, que não desliza devido ao atrito com a superfície do plano. Considerando a existência de um campo magnético uniforme e vertical a) b) c) d) e) Para o equilíbrio de momentos do cilindro, temos que:<\/p> Igualando as duas equações, temos que: <\/p> Gabarito: E<\/strong><\/p> O som produzido pelo alto-falante F (fonte) ilustrado na figura tem frequência de 10 kHz e chega a um microfone M através de dois caminhos diferentes. As ondas sonoras viajam simultaneamente pelo tubo esquerdo FXM, de comprimento fixo, e pelo tubo direito FYM, cujo comprimento pode ser alterado movendo-se em M. Quando a seção deslizante do caminho FYM é puxada para fora por 0,025 m, a intensidade sonora detectada pelo microfone passa de um máximo para um mínimo. Assinale o módulo da velocidade do som no interior do tubo.<\/p> a) b) c) d) e) O mínimo de intensidade é sentido graças ao deslocamento da\nsecção deslizante FYM. Como, para que ocorra diferença de fase devemos ter:<\/p> Em que 2d é distância que o som percorre a mais pelo lado FYM com relação ao lado FXM. Assim, substituindo Assim:<\/p> De acordo com as alternativas, a única que pode ser satisfeita é a C.<\/p> Gabarito: C <\/strong><\/p> Considere o circuito da figura no qual há uma chave elétrica, um reostato linear de comprimento total de 20 cm, uma fonte de tensão Com a chave fechada e no regime estacionário, a carga no capacitor é igual a<\/p> a) b) c) d) e) O circuito da figura para uma situação genérica fica:<\/p> Onde:<\/p> A corrente que percorre o circuito no regime estacionário é de:<\/p> A diferença de potencial entre as extremidades da resistência E, a carga do capacitor é dada por:<\/p> Gabarito: Sem Alternativa<\/strong><\/p> Três esferas idênticas de massa m, carga elétrica Q e dimensões desprezíveis, são presas pelas extremidades de fios isolantes e inextensíveis de comprimento l. As demais pontas dos fios são fixadas a um ponto P, que sustenta as massas. Na condição de equilíbrio do sistema, verifica-se que o ângulo entre um dos fios e a direção vertical é θ, conforme mostra a figura. Sendo a) b) c) d) e) De acordo com o enunciado, na condição de equilíbrio, temos a seguinte configuração espacial das cargas:<\/p> Pelo equilíbrio das forças, temos:<\/p> Pela geometria no triângulo da base formado pelas cargas, temos:<\/p> Portanto:<\/p> Gabarito: C<\/strong><\/p> Dois raios luminosos paralelos e simétricos em relação ao eixo óptico, interdistantes de 2mm, devem ser focados em um ponto P no interior de um bloco transparente, a 1 mm de sua superfície, confirme mostra a figura. Para tal, utiliza-se uma lente delgada convergente com distância focal de 1 mm. Considerando que o bloco tem índice de refração a) b) c) d) e) Segundo as condições do problema, temos:<\/p> Pela geometria, temos Aplicando a Lei de Snell em C, temos:<\/p> No triângulo Portanto:<\/p> Gabarito: E<\/strong><\/p> Considere um sistema de três máquinas térmicas I. É inferior a 225K a temperada da fonte fria de II. O rendimento do sistema é de 55%.<\/p> III. O rendimento do sistema corresponde a 80% do rendimento de uma máquina de Carnot operando entre as mesmas temperaturas.<\/p> Conclui-se então que<\/p> a) somente a afirmação I está incorreta.<\/p> b) somente a afirmação II está incorreta.<\/p> c) somente a afirmação III está incorreta.<\/p> d) todas as afirmações estão corretas.<\/p> e) as afirmações I e III estão incorretas.<\/p> De acordo com as informações do enunciado, temos:<\/p> O calor transmitido entre a fonte quente que está a 300 K e a máquina térmica Assim, pelas equações de conservação de energia, temos:<\/p> Como Sabemos que <\/p> chegamos que<\/p> Dessa forma, podemos analisar as afirmativas:<\/p> I: Verdadeira<\/strong>. O rendimento de Portanto II: Verdadeira<\/strong>. Para o sistema, temos:<\/p> III: Falsa<\/strong>. Considerando o rendimento de Carnot para as mesmas temperaturas, temos:<\/p> Agora, fazendo É isso, pessoal! Espero que tenham curtido a resolução da prova de Física da prova da 1ª Fase do Vestibular ITA 2020. Sigam-me nas redes sociais. Têm muitas dicas lá. Mande uma mensagem, caso tenha tido alguma dúvida. Abraços!<\/p> Instagram:<\/strong> @proftoniburgatto<\/a><\/p>Questão 02<\/h3>
Um sistema de defesa aérea testa separadamente dois mísseis contra alvos móveis que se deslocam com velocidade
constante ao longo de uma reta distante de d do ponto de lançamento dos mísseis. Para atingir o alvo, o míssil 1 executa uma trajetória retilínea, enquanto o míssil 2, uma trajetória com velocidade sempre orientada para o alvo. A figura ilustra o instante de disparo de cada míssil, com o alvo passando pela origem do sistema de coordenadas xy. Sendo os módulos das velocidades os mísseis iguais entre si, maiores que
e mantidos constantes, considere as seguintes afirmações:<\/p>
II. Para que o míssil 1 acerte o alvo é necessário que o módulo da componente y de sua velocidade seja igual a .
III. Desde o disparo até a colisão, o míssil 2 executa uma trajetória curva de concavidade positiva com relação ao sistema xy.<\/p>![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image13.png\")
<\/figure><\/div>Resolução Comentada<\/h3>
, como as trajetórias têm comprimentos diferentes e os módulos das velocidades são iguais para ambos misseis, então o tempo deve ser diferente.<\/p>
, teríamos que a ordenada do míssel 1 é sempre diferente da ordenada do alvo. Portanto, eles nunca se encontrariam. Dessa forma, é condição necessária que
.<\/p>
e a trajetória do míssel 2 tem sempre
, então, a trajetória do míssel tem concavidade para cima.<\/p>
Questão 03<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image14.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 04<\/h3>
flui água a uma velocidade de 360 m\/min, conectando-se na sua extremidade a 30 outras mangueiras iguais entre si, de diâmetro
. Assinale a relação
para que os jatos de água na saída das mangueiras tenham alcance horizontal máximo de 40 m.<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
é de 360 m\/min ou 6 m\/s. Assim, o fluxo é dado por:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 05<\/h3>
para
e também a sua trajetória, que passa a ser elíptica em torno do planeta, com semieixo maior a. Sendo a massa do satélite desproporcionalmente menor que a do planeta, a razão
é dada por:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 06<\/h3>
a partir do solo. Durante todo o percurso, atua sobre a esfera uma força de resistência do ar de módulo F constante. A distância total percorrida pela esfera após muitas reflexões elásticas com o solo é dada aproximadamente por:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 07<\/h3>
constante de módulo comparável ao da velocidade da luz. No instante to, a fonte F emite um pulso de luz de comprimento de onda
que incide sobre a placa metálica A, sendo por ela absorvido e, em consequência, emitindo elétrons, que são desacelerados pela diferença de potencial
. Considerando que os elétrons atingem a placa ? a partir do instante ?, assinale a alternativa que referencia apenas variações independentes que diminuem o intervalo de tempo
medido pelo observador.<\/p>
, aumento de
, diminuição de v.<\/p>
, diminuição de
, diminuição de v.<\/p>
, aumento de
, diminuição de v.<\/p>
, diminuição de
, aumento de v.<\/p>
, aumento de
, aumento de v.<\/p>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image15.png\")
<\/figure><\/div>Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
irá aumentar a velocidade de ejeção do elétron que por sua vez diminui o tempo medido na plataforma e, assim, diminui o tempo medido pelo observador.<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 08<\/h3>
o coeficiente de dilatação linear do fio do pêndulo, e considerando a aproximação binomial
, para
, pode-se dizer que, com aumento de 10 °?, o período do pêndulo:<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
do período original, ou, de outra forma, 0,1%.<\/p>
Questão 09<\/h3>
, pressão
e volume
, é aquecida por uma corrente elétrica que flui por um fio de platina num intervalo de tempo
. Esse procedimento é feito duas vezes: primeiro, co volume constante
e pressão variando de
para
e, a seguir, com pressão constante
e com volume variando de
para
. Assinale a alternativa que explicita a relação
do gás.<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 10<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image16.png\")
<\/figure><\/div> na região, assinale a intensidade da corrente i que deve circular nas espiras para que o conjunto permaneça em repouso na posição indicada pela figura.<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image17.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 11<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image18.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
<\/p>
e
,
, obtemos que:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 12<\/h3>
e um capacitor de capacitância
conectado a um ponto intermediário do reostato, de modo a manter contato elétrico e permitir seu carregamento. A resistência R entre uma das extremidades do reostato e o ponto de contato elétrico, a uma distância as, varia segundo o gráfico ao lado.<\/p>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image19.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image20.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
fica:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 13<\/h3>
permissividade elétrica do meio, o valor da carga elétrica Q é dada por<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image21.png\")
<\/figure><\/div>Resolução Comentada<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image22.png\")
<\/figure><\/div><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 14<\/h3>
, a distância L entre o vértice V da lente e a superfície do bloco deve ser ajustada para:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image23.png\")
<\/figure><\/div>, então:<\/span><\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
, temos:<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
Questão 15<\/h3>
acopladas, tal que o rejeito energético de uma é aproveitado pela seguinte. Sabe-se que a cada ciclo,
recebe 800kJ de calor de uma fonte quente a 300K e rejeita 600kJ, dos quais 150kJ são aproveitados por
para realização de trabalho. Por fim,
aproveita o rejeito de
e descarta 360kJ em uma fonte fria a 6K. São feitas as seguintes afirmações:<\/p>
.<\/p>
Resolução Comentada<\/h3>
![\"\"](\"https:\/\/cdn.blog.estrategiavestibulares.com.br\/vestibulares\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/image24.png\")
<\/figure><\/div> se transforma em trabalho e em calor que é rejeitado para a máquina térmica
. A máquina térmica 2 aproveita o calor rejeitado por
e o converte em trabalho e calor rejeitado para
. Por fim,
utiliza este calor rejeitado por
e o converte em trabalho e calor rejeitado para a fonte fria que está a 6K.<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
<\/p>
é:<\/p>
<\/p>
. Como Carnot é uma máquina teórica, na prática, a temperatura da fonte fria de 1 deve ser inferior a 225 K.<\/p>
<\/p>
<\/p>
Gabarito: C<\/strong><\/p>