Física nos Vestibulares

bb_bid = "1739";
bb_lang = "pt-BR";
bb_keywords = "física, matemática, vestibular";
bb_name = "custom";
bb_limit = "7";
bb_format = "bbc";

A prova original, assim como seu gabarito, se encontram em: Vestibular Uerj 2008

Enunciado

35) Desde Aristóteles, o problema da queda dos corpos é um dos mais fundamentais da ciência. Como a observação e a medida diretas do movimento de corpos em queda livre eram difíceis de realizar, Galileu decidiu usar um plano inclinado, onde poderia estudar o movimento de corpos sofrendo uma aceleração mais gradual do que a da gravidade. (MICHEL RIVaL - adaptado de Os grandes experimentos científicos. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1997.) Observe, a seguir, a reprodução de um plano inclinado usado no final do século XVIII para demonstrações em aula.

Admita que um plano inclinado M1, idêntico ao mostrado na figura, tenha altura igual a 1,0 m e comprimento da base sobre o solo igual a 2,0 m. Uma pequena caixa é colocada, a partir do repouso, no topo do plano inclinado M1 e desliza praticamente sem atrito até a base. Em seguida, essa mesma caixa é colocada, nas mesmas condições, no topo de um plano inclinado M2, com a mesma altura de M1 e comprimento da base sobre o solo igual a 3,0 m. A razão t₁/t₂ entre as velocidades da caixa ao alcançar o solo após deslizar, respectivamente, nos planos M1 e M2, é igual a: (A) 2 (B) (C) 1 (D)

Resolução

As distâncias percorridas no plano inclinado são as hipotenusas de triângulos retângulos:

em M₁: X₁² = 1² + 2² = 5 => X₁ = (1) em M₂: X₂² = 1² + 3² = 10 => X₂ = (2) O tempo de queda pode ser calculado por: X₁ = g.(1/X₁).t₁²/2 e X₂ = g.(1/X₂).t₁²/2 Onde: 1/X₁ é o sen da inclinação do primeiro plano inclionado 1/X₂ é o sen da inclinação do segundo plano inclionado Que fica: X₁² = g.t₁²/2 (3) X₂² = g.t₂²/2 (4) Dividindo (3) por (4) e substituindo os valores de (1) e (2) teremos: (t₁²)/t₂²) = 5/10 = 1/2 t₁/t₂ = = Resposta (D)

Comentário

Questão interdisciplinar de média dificuldade. Embora seja um problema clássico de MUV, o aluno precisa relacionar a distância percorrida com a hipotenusa do triângulo e lembrar que a aceleração no plano inclinado depende do ângulo de inclinação.

A prova original, assim como seu gabarito, se encontram em:

Vestibular Uerj 2008

Enunciado

33) Considere o esquema 1, no qual uma pessoa sustenta um peso P preso ao punho, a uma distância de 31 cm do ponto de inserção de um dos músculos que atuam nesse processo de sustentação.

Considere, agora, o esquema 2, no qual o mesmo peso foi deslocado pelo antebraço e colocado em uma posição cuja distância, em relação ao mesmo ponto de inserção muscular, é de 14 cm.

.

Admita que:
– em ambos os esquemas, braço e antebraço formaram um ângulo reto, estando o braço na posição vertical;
– o ponto de inserção do músculo fica a 3 cm do ponto de apoio na articulação do cotovelo;
– para manter, nos dois esquemas, a mesma posição durante 1 minuto, foi usado ATP gerado exclusivamente no metabolismo anaeróbico da glicose;
– o consumo de ATP por minuto é diretamente proporcional à força exercida pelo músculo durante esse tempo e, para manter o braço na posição indicada, sem peso algum, esse consumo é desprezível;
– no esquema 1, o consumo de ATP do músculo foi de 0,3 mol em 1 minuto.

A quantidade de glicose consumida pelo músculo, no esquema 2, em 1 minuto, foi igual, em milimol, a:

(A) 50
(B) 75
(C) 100
(D) 125

Resolução

Relação entre as forças F₁ e F₂

O momento de uma força em relação a um ponto de apoio é dado pelo produto F x d, onde d é a distância ao ponto de apoio (ou rotação), vide figura abaixo:

Para que o antebraço não gire o momento produzido pelo músculo deve ser igual ao momento produzido pelo peso P. Utilizando-se os valores de distância fornecidos no problema teremos:

F₁.3 = P. (31+3) e F₂.3 = P. (14+3)

Logo:

F₁/F₂ = 34/17 = 2

O enunciado afirma que "o consumo de ATP/min é proporcional a força", assim:

ATP₁/ATP₂ = 2 => (0,3 mol/min )/(ATP₂) = 2

ATP₂ = 0,15 mol/min = 150 milimol de ATP/min

Bom, a parte de física termina aqui... para completar a resposta o aluno tem que conectar a relação entre ATP e glicose dos seus conhecimentos de Biologia (Química!)!

Fazendo uma busca no google (na hora da prova você não poderá fazer isto!) achei que a relação entre ATP e glicose é na taxa de 2 mol de ATP para cada mol de Glicose

Assim:

150 milimol de ATP/min = 75 milimol de glicose/min

Resposta (B)

Comentário

Questão interdisciplinar de média dificuldade. O candidato precisa conhecer alavancas, biologia e interpretar corretamente os dados do enunciado. A parte de física é relativamente simples, mas a conexão com a biologia/química não tenho como avaliar se é simples ou complexa!

A prova original, assim como seu gabarito, se encontram em:

Vestibular Uerj 2008

Enunciado

34) Desde Aristóteles, o problema da queda dos corpos é um dos mais fundamentais da ciência.
Como a observação e a medida diretas do movimento de corpos em queda livre eram difíceis de realizar, Galileu decidiu usar um plano inclinado, onde poderia estudar o movimento de corpos sofrendo uma aceleração mais gradual do que a da gravidade.
(MICHEL RIVaL - adaptado de Os grandes experimentos científicos. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1997.)

Observe, a seguir, a reprodução de um plano inclinado usado no final do século XVIII para demonstrações em aula.

Admita que um plano inclinado M1, idêntico ao mostrado na figura, tenha altura igual a 1,0 m e comprimento da base sobre o solo igual a 2,0 m.
Uma pequena caixa é colocada, a partir do repouso, no topo do plano inclinado M1 e desliza praticamente sem atrito até a base.
Em seguida, essa mesma caixa é colocada, nas mesmas condições, no topo de um plano inclinado M2, com a mesma altura de M1 e comprimento da base sobre o solo igual a 3,0 m.

A razão v₁/v₂ entre as velocidades da caixa ao alcançar o solo após deslizar, respectivamente, nos planos M1 e M2,

é igual a:

(A) 2
(B)
(C) 1
(D)

Resolução

Por conservação de energia mecânica:

mgh₁ = (mv₁²)/2 e mgh₂ = (mv₂²)/2

Como h₁ = h₂ => v₁ = v₂

=> v₁/v₂ = 1

Resposta (C)

Comentário

Questão disciplinar e fácil. Conservação de energia é um conceito fundamental e clássico na física. Assim o candidato só precisa aplicar diretamente o conceito aos dados do problema.

A prova original, assim como seu gabarito, se encontram em:

Vestibular Uerj 2008

Enunciado

22) A figura abaixo representa um sistema composto por uma roldana com eixo fixo e três roldanas móveis, no qual um corpo R é mantido em equilíbrio pela aplicação de uma força F, de uma determinada intensidade.

Considere um sistema análogo, com maior número de roldanas móveis e intensidade de F inferior a 0,1% do peso de R.

O menor número possível de roldanas móveis para manter esse novo sistema em equilíbrio deverá ser igual a:

(A) 8
(B) 9
(C) 10
(D) 11

Resolução

Num sistema de roldanas como o da figura (conhecido como talha), as roldanas fixas produzem apenas vantagem ergométrica. As roldanas móveis produzem vantagem mecânica, isto é, dividem a carga por certo número.

No caso, cada roldana móvel divide a carga por 2!. Assim, se existirem n roldanas móveis a carga total será dividida por 2^n:

F = R/2^n

Pelo enunciado ele deseja que:

(0,1/100).R > F = R/2ⁿ (onde 0,1/100 = 0,1%)

R/10³ > R/2^n (simplificando R)

1/10³ > 1/2^n

2^n > 10³ (como 2^10 = 1024)

n = > 10 (igual ou maior que 10!)

Resposta (C)

Comentário

Questão interdisciplinar com a parte de física fácil e a parte de matemática de média dificuldade. O candidato precisa conhecer as máquinas simples com roldanas (parte fácil) e saber calcular porcentagem e potências. No caso particular, também resolver uma inequação (sentença matemática com desigualdades)!

Além disto o candidato precisar traduzir o enunciado para a linguagem matemática!

A prova original, assim como seu gabarito, se encontram em:

Vestibular Uerj 2008

Enunciado

30) Em uma aula prática foram apresentados quatro conjuntos experimentais compostos, cada um, por um circuito elétrico para acender uma lâmpada. Esses circuitos são fechados por meio de eletrodos imersos em soluções aquosas saturadas de diferentes compostos, conforme os esquemas a seguir:

O conjunto cuja lâmpada se acenderá após o fechamento do circuito é o de número:

(A) I
(B) II
(C) III
(D) IV

Resolução

Nos circuitos III e IV as lâmpadas estão em curto circuito, isto é, seus terminais estão ligados por um fio sem resistência. Deste modo, não passará corrente pelo filamento. Em ambos os casos as lâmpadas não acenderão!

Nos circuitos I e II, após o fechamento dos mesmos haverá corrente se, e somente se, a solução aquosa for condutora. O cloreto de potássio, (que dos seus conhecimentos de química, sabe que é um sal) é condutor ao contrário da sacarose que tem condutibilidade elétrica proxima a da água pura.

Assim, só acenderá o circuito I

Resposta (A)

Comentário

Questão interdisciplinar relativamente fácil. O candidato precisa apenas conhecer os requistos fundamentais para que haja a passagem de corrente (um circuito condutor) e o que significa um curto-circuito!.

Além disto o candidato têm que conectar seu conhecimento de física com seus conhecimentos de química! Quem estudou os dois assuntos (condutibilidade de sais e bases e circuitos elétricos) faz a questão com certa tranquilidade!