Física II 2022

UEM
40 questões
90 minutos
36 soluções

Universidade Eduardo Mondlane

Direcção Pedagógica

Departamento de Admissão à Universidade (DAU)

Exame de admissão de Física II

Preencha as suas respostas na FOLHA DE RESPOSTAS que lhe foi fornecida no início desta prova. Não será aceite qualquer outra folha adicional, incluindo este enunciado.
Na FOLHA DE RESPOSTAS, assinale a letra que corresponde à alternativa escolhida pintando completamente o interior do círculo por cima da letra. Por exemplo, pinte assim ●.
A máquina de leitura óptica anula todas as questões com mais de uma resposta e/ou com borrões. Para evitar isto, preencha primeiro à lápis HB, e só depois, quando tiver certeza das respostas, à esferográfica (de cor azul ou preta).

Uma bola é lançada verticalmente para cima com uma velocidade inicial de $v_0 = 30\ \text{m/s}$ . Sendo $g = 10\ \text{m/s}^2$ e desprezando a resistência do ar, qual será a velocidade da bola, em m/s, após $2{,}0\ \text{s}$ do lançamento?

A.50

B.30

C.20

D.10

E.5

O bloco na figura, com massa de $5{,}0\ \text{kg}$ , sujeito à força $F$ de intensidade $20\ \text{N}$ , está em equilíbrio, apoiado sobre uma mesa horizontal. Sendo a área da superfície de contacto do bloco com a mesa de $0{,}5\ \text{m}^2$ , a pressão exercida pelo bloco sobre a mesa, em Pa, e o peso, em N, respectivamente, valem:

A.80 e 40

B.40 e 50

C.80 e 50

D.40 e 10

E.40 e 20

Um forno de micro-ondas é projectado para transferir energia para os alimentos que necessitamos aquecer ou cozer, mediante um processo de ressonância. Nesse processo de ressonância, as moléculas de água do alimento começam a vibrar, produzindo o calor necessário para o cozimento ou aquecimento. A frequência de ondas produzidas pelo forno é da ordem de $2{,}45\cdot10^{9}\ \text{Hz}$ , que é igual à frequência própria de vibração da molécula de água. Qual o comprimento das ondas do forno?

2{,}5\cdot10^{-1}\ \text{m}

2{,}2\cdot10^{-1}\ \text{m}

1{,}2\cdot10^{-1}\ \text{m}

0{,}2\cdot10^{-1}\ \text{m}

0{,}1\cdot10^{-1}\ \text{m}

PASSE PARA A PERGUNTA SEGUINTE

Qual é a relação entre os comprimentos de onda máximos do Sol e da Terra, sabendo que $T_{Sol} = 5800\ \text{K}$ e $T_{Terra} = 255\ \text{K}$ ?

A.0,025

B.0,058

C.0,044

D.0,035

E.0,048

Qual é a frequência, em Hz, de funcionamento de uma estação que emite sinais com comprimento de onda $200\ \text{m}$ ? ( $c = 3\cdot10^{5}\ \text{km/s}$ )

1{,}5\cdot10^{6}

2{,}5\cdot10^{6}

3{,}5\cdot10^{6}

4{,}5\cdot10^{6}

5{,}5\cdot10^{6}

O gráfico representa a emissividade de três estrelas $X$ , $Y$ e $Z$ em função do comprimento de onda. Qual das estrelas é mais quente?

T_Y = T_X

T_Y

T_X

T_Z = T_Y

T_Z

Segundo o Modelo de Bohr, os electrões ocupam certas camadas no átomo. A cada camada possui um determinado nível de energia do átomo. Observe a figura ao lado e diga, qual é a energia de ionização do átomo de hidrogénio e qual é a transição ( $A$ ou $B$ ) de menor comprimento de onda, respectivamente.

A.13,6 e B

B.13,6 e A

C.0 e B

D.0 e A

E.-0,5 e A

Qual dos fenómenos a seguir está na base do funcionamento de um painel solar?

A.Difracção da luz

B.Interferência da luz

C.Reflexão da luz

D.Efeito fotoeléctrico

E.Ressonância

10.

Uma superfície metálica, cuja função trabalho é $2\ \text{eV}$ , é iluminada por fotões de energia de $3\ \text{eV}$ . Qual é, em eV, a energia cinética máxima dos fotões emitidos por esta superfície?

A.5

B.4

C.3

D.2

E.1

11.

Calcula o comprimento de onda, em m, de um fotão que tem uma frequência de $6{,}0\cdot10^{14}\ \text{Hz}$ .

6\cdot10^{-7}

5\cdot10^{-7}

4\cdot10^{-7}

3\cdot10^{-7}

2\cdot10^{-7}

12.

A radioactividade emitida por determinadas amostras de substâncias provém de:

A.energia térmica liberada em sua combustão;

B.rupturas de ligações químicas entre os átomos que as formam;

C.alterações em núcleos de átomos que as formam;

D.escape de electrões das electrosferas de átomos que as formam;

E.reorganização de átomos que ocorre em sua decomposição.

13.

Na reacção de transmutação artificial, $^{27}_{13}\mathrm{Al} + {}^{4}_{2}\alpha \to {}^{30}_{15}\mathrm{P} + y$ a partícula $y$ representa um

A.Neutrão

B.Protão

C.Electrão

D.Trítio

E.Deutério

14.

PASSE PARA A PERGUNTA SEGUINTE

15.

Os grandes reactores atómicos, actualmente em uso, libertam energia em decorrência de:

A.Reacções químicas do urânio 235

B.Fusão nuclear

C.Radioactividade natural

D.Fissão nuclear

E.Nenhuma das respostas

16.

Analise as reacções abaixo e assinale qual delas representa o processo de fusão nuclear

${}_{1}^{2}\mathrm{H} + {}_{1}^{3}\mathrm{H} \to {}_{2}^{4}\mathrm{He} + {}_{0}^{1}\mathrm{n} + \text{energia}$
${}_{92}^{235}\mathrm{U} + {}_{0}^{1}\mathrm{n} \to {}_{38}^{90}\mathrm{Sr} + {}_{54}^{143}\mathrm{Xe} + 3\,{}_{0}^{1}\mathrm{n} + \text{energia}$
$\mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \to \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}$
${}_{6}^{14}\mathrm{C} \to {}_{7}^{14}\mathrm{N} + {}_{-1}^{0}\beta$
${}_{92}^{238}\mathrm{U} \to {}_{2}^{4}\alpha^{2+} + {}_{90}^{234}\mathrm{Th}$

A.1

B.2

C.3

D.4

E.5

17.

Para ser utilizado em reactores nucleares de fusão, o trítio pode ser produzido em escala industrial, por meio do seguinte processo: ${}_{3}^{6}\mathrm{Li} + {}_{0}^{1}\mathrm{n} \to {}_{1}^{3}\mathrm{H} + X$ . Uma possível reacção nuclear de fusão pode ser dada pela equação: deutério + trítio $\to$ neutrão + $Y$ . Nessas equações nucleares $X$ e $Y$ acima são:

{}_{2}^{4}\alpha

{}_{-1}^{0}\beta

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

{}_{1}^{2}\mathrm{H}

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

{}_{0}^{1}\mathrm{n}

{}_{1}^{3}\mathrm{H}

{}_{0}^{1}\mathrm{n}

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

18.

Alguns exemplos de materiais que podem ser utilizados nos reactores de fissão nuclear, são: $\mathrm{U}^{235}$ e $\mathrm{Pu}^{239}$ . Em relação a este exemplo, podemos afirmar que um material físsil é aquele que é capaz de originar:

A.dois ou mais núcleos atómicos maiores;

B.um único núcleo atómico menor;

C.dois ou mais núcleos atómicos menores;

D.um único núcleo atómico maior;

E.nenhuma das respostas acima representadas.

19.

O processo de fissão nuclear é utilizado na produção de energia eléctrica de uma excelente quantidade de energia térmica (em alguns países). Porém, um grande malefício promovido da fissão nuclear é a produção de lixo radioactivo, que deve ser armazenado em local apropriado. Esse lixo geralmente é composto por elementos químicos formados durante o processo de fissão. Assim, qual dos processos abaixo representa um processo de produção de lixo radioactivo, ou seja, uma fissão nuclear?

{}_{7}\mathrm{N}^{14} + {}_{1}\mathrm{H}^{1} \to {}_{6}\mathrm{C}^{12} + {}_{2}\mathrm{He}^{4}

{}_{1}\mathrm{H}^{2} + {}_{1}\mathrm{H}^{3} \to {}_{2}\mathrm{He}^{4} + {}_{0}\mathrm{n}^{1}

{}_{6}\mathrm{C}^{14} \to {}_{-1}\beta^{0} + {}_{7}\mathrm{N}^{14}

{}_{92}\mathrm{U}^{235} + {}_{0}\mathrm{n}^{1} \to {}_{38}\mathrm{Sr}^{95} + {}_{54}\mathrm{Xe}^{139} + 2\,{}_{0}\mathrm{n}^{1}

{}_{92}\mathrm{U}^{235} \to {}_{2}\alpha^{4} + {}_{90}\mathrm{Th}^{231}

20.

Na reacção de fissão, os coeficientes $a$ e $b$ , são respectivamente:

$^{235}_{92}A + {}^{1}_{0}n \to {}^{95}_{42}B + {}^{139}_{57}C + a\left({}^{1}_{0}n\right) + b\left({}^{0}_{-1}e\right) + Q$

A.2 e 7

B.3 e 7

C.7 e 3

D.7 e 2

E.3 e 2

21.

Calcule a energia nuclear liberada numa reacção em cadeia de um mol de átomos de Urânio (dado: $1\ \text{mol} = 6\cdot10^{23}$ átomos).

2{,}2\cdot10^{12}\ \text{J}

3{,}8\cdot10^{14}\ \text{J}

1{,}92\cdot10^{13}\ \text{J}

5{,}47\cdot10^{11}\ \text{J}

1{,}6\cdot10^{19}\ \text{J}

22.

O defeito de massa de uma reacção de fusão é de $0{,}02\ \text{u.m.a.}$ Qual é em MeV, a energia liberada nesta reacção? ( $1\ \text{u.m.a} = 931\ \text{MeV}$ )

A.14,6

B.15,6

C.16,6

D.17,6

E.18,6

23.

Após $12$ dias, uma substância radioactiva tem a sua actividade reduzida para $1/8$ da inicial. A meia-vida dessa substância será de:

A.3 dias

B.4 dias

C.6 dias

D.8 dias

E.12 dias

24.

O césio $137$ é um isótopo radioactivo produzido artificialmente. O gráfico a seguir indica a percentagem desse isótopo em função do tempo. Decorridos $80$ anos da produção do isótopo, qual a sua radioactividade residual?

A.50 %

B.40 %

C.20 %

D.15 %

E.10 %

25.

Um adestrador quer saber o peso dum elefante. Utilizando uma prensa hidráulica, consegue equilibrar o elefante sobre um pistão de $2\,000\ \text{cm}^2$ de área, exercendo uma força vertical $F$ equivalente a $200\ \text{N}$ , de cima para baixo, sobre o outro pistão da prensa, cuja área é igual a $25\ \text{cm}^2$ . Quanto pesa o elefante?

2{,}0\cdot10^{4}\ \text{N}

2{,}0\cdot10^{4}\ \text{Kg}

1{,}6\cdot10^{4}\ \text{N}

1{,}6\cdot10^{4}\ \text{Kg}

0{,}8\cdot10^{4}\ \text{N}

26.

Um corpo está submerso e em equilíbrio no interior de um líquido homogéneo de densidade $0{,}7\ \text{g/cm}^3$ . Se for colocado num recipiente que contém água de densidade $1\ \text{g/cm}^3$ , ele:

A.não flutuará

B.ficará parcialmente submerso

C.afundará com a velocidade constante

D.afundará com a velocidade variável

E.nenhuma das versões apresentadas

27.

Dois manómetros, $A$ e $B$ , são colocados num tubo horizontal, de secções variáveis, por onde circula água à velocidade de $1{,}2\ \text{m/s}$ e $1{,}5\ \text{m/s}$ , respectivamente. O manómetro colocado em $A$ regista $24\ \text{N/cm}^2$ . Calcule, em Pascais, a pressão registada pelo manómetro em $B$ . (Dado: $d_{\text{água}} = 1\ \text{g/cm}^3$ .)

2{,}4\cdot10^{5}

3{,}4\cdot10^{5}

4{,}4\cdot10^{5}

5{,}4\cdot10^{5}

6{,}4\cdot10^{5}

28.

Por um tubo de $10\ \text{cm}$ de diâmetro interno passam $80$ litros de água em $4\ \text{s}$ . Qual a velocidade, em m/s, de escoamento da água?

A.7,85

B.5,00

C.3,20

D.2,90

E.2,55

29.

O diagrama representa três isotermas $T_1$ , $T_2$ e $T_3$ , referentes a uma mesma amostra de gás perfeito. A respeito dos valores das temperaturas absolutas $T_1$ , $T_2$ e $T_3$ , pode-se afirmar que:

T_1 = T_2 = T_3

T_2 > T_1 < T_3

T_1 > T_2 > T_3

T_1 = T_2 < T_3

T_1 < T_2 < T_3

30.

PASSE PARA A PERGUNTA SEGUINTE

31.

Numa transformação isobárica, um gás preenche um recipiente de $3{,}0\ l$ a temperatura de $450\ \text{K}$ . No estado final do gás, a sua temperatura diminuiu para $300\ \text{K}$ . Qual é o volume do gás, em litros, neste estado final da transformação?

A.1

B.2

C.3

D.4

E.5

32.

Um gás, inicialmente a $0\,°\text{C}$ , sofre a transformação $A \to B \to C$ representada no diagrama $PV$ da figura. Sabendo-se que a transformação gasosa entre os estados $A$ e $B$ é isotérmica e entre $B$ e $C$ é isovolumétrica, determine a pressão do gás, em atm, quando ele se encontra no estado $C$ , considerando que, nesse estado, o gás está à temperatura de $273\,°\text{C}$ .

A.10

B.8

C.6

D.4

E.2

33.

Um gás ideal sofre a transformação $A \to B \to C$ indicada no diagrama. O trabalho realizado pelo gás nessa transformação, em joules, vale:

3\cdot10^{6}

2{,}5\cdot10^{6}

2{,}0\cdot10^{6}

1{,}5\cdot10^{6}

1{,}0\cdot10^{6}

34.

Os pneus de um automóvel foram calibrados a uma temperatura de $27\,°\text{C}$ . Suponha que a temperatura deles aumentou $27\,°\text{C}$ devido ao atrito e ao contacto com a estrada. Considerando desprezível o aumento de volume, o aumento percentual da pressão dos pneus foi de:

A.100%

B.50%

C.25%

D.12%

E.9%

35.

Sobre um sistema, realiza-se um trabalho de $3000\ \text{J}$ e, em resposta, ele fornece $1000\ \text{cal}$ de calor durante o mesmo intervalo de tempo. A variação de energia interna do sistema, durante esse processo, é, aproximadamente: (considere $1{,}0\ \text{cal} = 4{,}2\ \text{J}$ )

2000\ \text{J}

-1200\ \text{J}

7200\ \text{J}

-4000\ \text{J}

-7200\ \text{J}

36.

O gráfico à direita ilustra uma transformação de $100$ moles de um gás ideal monoatómico que recebem do meio exterior uma quantidade de calor $1{,}8\cdot10^{6}\ \text{J}$ . Dado $R = 8{,}32\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}$ . A variação da energia interna do gás é:

13{,}5\cdot10^{5}

10{,}5\cdot10^{5}

9{,}5\cdot10^{5}

8{,}5\cdot10^{5}

6{,}5\cdot10^{5}

37.

Um bloco é comprimido da sua posição de equilíbrio para outra posição e posteriormente é solto. Considere o sistema bloco-mola livre de forças dissipativas e que o bloco entra em M.H.S com período igual a $4\ \text{s}$ . Qual é a frequência do movimento e a fase inicial dessa oscilação?

5\ \text{Hz}

\pi

2{,}5\ \text{Hz}

\pi/2

0{,}25\ \text{Hz}

\pi/2

2{,}5\ \text{Hz}

\pi

0{,}25\ \text{Hz}

\pi

38.

Uma partícula descreve movimento harmónico simples segundo equação $x(t) = 3\,\text{sen}\left(\pi t + \dfrac{\pi}{2}\right)$ , onde $x$ e $t$ estão em unidades de SI. Qual é a aceleração máxima neste movimento, em $\text{m/s}^2$ :

3\pi^2

3\pi

-3\pi

\pi^2

-\pi^2

39.

Qual das afirmações está certa sobre a observação dos quatro pêndulos da figura:

A.O pêndulo A oscila mais devagar que o pêndulo B;

B.O pêndulo A oscila mais devagar que o pêndulo C;

C.O pêndulo B e o pêndulo D possuem mesma frequência de oscilação;

D.O pêndulo B oscila mais devagar que o pêndulo D;

E.O pêndulo C e o pêndulo D possuem mesma frequência de oscilação.

40.

Uma corda realiza um movimento vibratório com frequência de $10\ \text{Hz}$ . O diagrama mostra, num determinado instante, a forma da corda percorrida pela onda de oscilação. A velocidade de propagação da onda, em centímetros por segundo, é de:

A.20,0

B.24,0

C.40,0

D.80,0

E.160

Respostas

Física II 2022 · UEM · admitela.com

1D
2C
3C
5C
6A
7C
8A
9D
10E
11B
12—
13A
15D
16A
17B
18C
19D
20A
21C
22E
23B
24D
25C
26B
27A
28E
29E
31B
32E
33D
34E
35B
36A
37E
38A
39C
40D

As soluções passo a passo de cada questão estão em admitela.com/exames/uem/fisica-ii-2022/

Solução da questão 1

Resposta

D.10

Resolução

No lançamento para cima, a gravidade trava a bola:

v = v_0 - gt

v = 30 - 10\cdot2{,}0 = 10\ \mathrm{m/s}

. A bola ainda sobe: só pararia aos

3\ \mathrm{s}

Resposta: D

Erro comum. Somar $gt$ a $v_0$ , como se a bola estivesse a cair, e obter $50\ \mathrm{m/s}$ .

Solução da questão 2

Resposta

C.80 e 50

Resolução

Peso:

P = mg = 5{,}0\cdot10 = 50\ \mathrm{N}

A força

F

puxa o bloco para cima com

F\,\mathrm{sen}\,30^\circ = 20\cdot0{,}5 = 10\ \mathrm{N}

, logo a mesa suporta

N = 50 - 10 = 40\ \mathrm{N}

Pressão:

p = \dfrac{N}{A} = \dfrac{40}{0{,}5} = 80\ \mathrm{Pa}

; o peso continua a ser

50\ \mathrm{N}

. Resposta: C

Erro comum. Dar a força normal, $40\ \mathrm{N}$ , como se fosse o peso, e escolher A.

Solução da questão 3

Resposta

1{,}2\cdot10^{-1}\ \text{m}

Resolução

As micro-ondas são ondas electromagnéticas: propagam-se a

c = 3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}

\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3\cdot10^{8}}{2{,}45\cdot10^{9}} \approx 0{,}122\ \mathrm{m} = 1{,}2\cdot10^{-1}\ \mathrm{m}

Resposta: C

Erro comum. Errar a potência de dez: $10^{8}/10^{9} = 10^{-1}$ .

Solução da questão 5

Resposta

C.0,044

Resolução

Lei de Wien:

\lambda_{\max}T

é constante, logo o comprimento de onda máximo é inversamente proporcional à temperatura.

\dfrac{\lambda_{Sol}}{\lambda_{Terra}} = \dfrac{T_{Terra}}{T_{Sol}} = \dfrac{255}{5800} \approx 0{,}044

Resposta: C

Erro comum. Inverter a razão e obter cerca de $22{,}7$ .

Solução da questão 6

Resposta

1{,}5\cdot10^{6}

Resolução

c = 3\cdot10^{5}\ \mathrm{km/s} = 3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}

f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3\cdot10^{8}}{200} = 1{,}5\cdot10^{6}\ \mathrm{Hz}

. Resposta: A

Erro comum. Usar $c$ em km/s com $\lambda$ em metros e obter $1{,}5\cdot10^{3}\ \mathrm{Hz}$ .

Solução da questão 7

Resposta

T_X

Resolução

Lei de Wien: quanto mais quente a estrela, menor o comprimento de onda em que emite com máxima intensidade.

O máximo de

X

está nos

200\ \mathrm{nm}

, à esquerda dos de

Y

Z

X

é a mais quente.

Resposta: C

Erro comum. Achar que o máximo mais à direita, o de $Z$ , corresponde à estrela mais quente.

Solução da questão 8

Resposta

A.13,6 e B

Na figura

Toca numa parte da figura para ver o nome.

Resolução

Energia de ionização: levar o electrão do estado fundamental,

-13{,}6\ \mathrm{eV}

, até

0

E_i = 13{,}6\ \mathrm{eV}

A

: de

-0{,}85

para

-1{,}5\ \mathrm{eV}

\Delta E = 0{,}65\ \mathrm{eV}

B

: de

-0{,}5

para

-13{,}6\ \mathrm{eV}

\Delta E = 13{,}1\ \mathrm{eV}

Como

\lambda = \dfrac{hc}{\Delta E}

, a transição de maior energia,

B

, dá o menor comprimento de onda. Resposta: A

Erro comum. Associar o menor comprimento de onda à seta mais curta, a $A$ .

Solução da questão 9

Resposta

D.Efeito fotoeléctrico

Resolução

Num painel solar, os fotões da luz cedem a sua energia aos electrões do semicondutor, que ficam livres e formam corrente: é o efeito fotoeléctrico.

Difracção, interferência e reflexão são propriedades ondulatórias da luz e não a convertem em electricidade. Resposta: D

Erro comum. Escolher a reflexão, por o painel ter uma superfície brilhante.

Solução da questão 10

Resposta

E.1

Resolução

Equação de Einstein do efeito fotoeléctrico:

E_{c,\max} = E_{fotão} - W_0

E_{c,\max} = 3 - 2 = 1\ \mathrm{eV}

Resposta: E

O enunciado diz «fotões emitidos», mas o que a superfície emite são electrões (fotoelectrões).

Erro comum. Somar as duas energias e obter $5\ \mathrm{eV}$ .

Solução da questão 11

Resposta

5\cdot10^{-7}

Resolução

\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3\cdot10^{8}}{6{,}0\cdot10^{14}} = 5\cdot10^{-7}\ \mathrm{m}

, isto é,

500\ \mathrm{nm}

Resposta: B

Erro comum. Inverter a divisão $3/6$ e escolher $2\cdot10^{-7}$ .

Solução da questão 13

Resposta

A.Neutrão

Resolução

Conservam-se o número de massa e o número atómico:

27 + 4 = 30 + A

, logo

A = 1

;

13 + 2 = 15 + Z

, logo

Z = 0

Massa

1

e carga

0

: é o neutrão,

{}^{1}_{0}\mathrm{n}

. Resposta: A

Erro comum. Escolher o protão, que também tem massa $1$ , mas carga $+1$ .

Solução da questão 15

Resposta

D.Fissão nuclear

Resolução

Os reactores em uso dividem núcleos pesados, como o urânio-235, quando estes absorvem neutrões: é a fissão nuclear.

A fusão ainda não alimenta centrais comerciais, e as reacções químicas não libertam energia nuclear. Resposta: D

Erro comum. Escolher a fusão, a reacção do Sol, que ainda não é usada nos reactores comerciais.

Solução da questão 16

Resposta

A.1

Resolução

Na fusão, núcleos leves juntam-se e formam um núcleo mais pesado.

Na reacção 1, deutério e trítio formam hélio-4 e um neutrão. A 2 é fissão, a 3 é uma reacção química, a 4 é decaimento

\beta^-

e a 5 é decaimento

\alpha

Resposta: A

Erro comum. Escolher a 2, que também liberta muita energia, mas divide um núcleo pesado.

Solução da questão 17

Resposta

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

{}_{2}^{4}\mathrm{He}

Resolução

X

: massa

6 + 1 - 3 = 4

e carga

3 + 0 - 1 = 2

, logo

X = {}^{4}_{2}\mathrm{He}

Y

: em

{}^{2}_{1}\mathrm{H} + {}^{3}_{1}\mathrm{H} \to {}^{1}_{0}\mathrm{n} + Y

, massa

5 - 1 = 4

e carga

2 - 0 = 2

, logo

Y = {}^{4}_{2}\mathrm{He}

Resposta: B

Erro comum. Esquecer que o neutrão não tem carga e errar o número atómico de $Y$ .

Solução da questão 18

Resposta

C.dois ou mais núcleos atómicos menores;

Resolução

Um material físsil tem núcleos que, ao absorverem um neutrão, se dividem em dois ou mais núcleos mais leves, libertando neutrões e energia.

Resposta: C

Erro comum. Confundir fissão com fusão, em que se forma um núcleo maior.

Solução da questão 19

Resposta

{}_{92}\mathrm{U}^{235} + {}_{0}\mathrm{n}^{1} \to {}_{38}\mathrm{Sr}^{95} + {}_{54}\mathrm{Xe}^{139} + 2\,{}_{0}\mathrm{n}^{1}

Resolução

Na fissão, um núcleo pesado atingido por um neutrão divide-se em dois núcleos médios e liberta neutrões.

Só a D o mostra:

235 + 1 = 95 + 139 + 2

92 = 38 + 54

. A B é fusão, a C é decaimento

\beta

e a E é decaimento

\alpha

Resposta: D

Erro comum. Escolher a E por ter urânio-235, mas aí não há neutrão incidente nem divisão em dois núcleos médios.

Solução da questão 20

Resposta

A.2 e 7

Resolução

Número de massa:

235 + 1 = 95 + 139 + a

, logo

a = 2

Carga:

92 + 0 = 42 + 57 - b

, logo

b = 7

Resposta: A

Erro comum. Trocar a ordem e responder «7 e 2».

Solução da questão 21

Resposta

1{,}92\cdot10^{13}\ \text{J}

Resolução

O enunciado não dá a energia de cada fissão; usa-se o valor habitual do urânio-235, cerca de

200\ \mathrm{MeV}

por núcleo.

Por fissão:

200\cdot1{,}6\cdot10^{-13} = 3{,}2\cdot10^{-11}\ \mathrm{J}

Para um mol:

6\cdot10^{23}\cdot3{,}2\cdot10^{-11} = 1{,}92\cdot10^{13}\ \mathrm{J}

. Resposta: C

Erro comum. Esquecer a conversão de MeV para joules.

Solução da questão 22

Resposta

E.18,6

Resolução

1\ \mathrm{u.m.a}

equivale a

931\ \mathrm{MeV}

E = 0{,}02\cdot931 = 18{,}62\ \mathrm{MeV} \approx 18{,}6\ \mathrm{MeV}

Resposta: E

Erro comum. Multiplicar ainda por $c^2$ : o factor $931\ \mathrm{MeV}$ já o inclui.

Solução da questão 23

Resposta

B.4 dias

Resolução

\dfrac{1}{8} = \left(\dfrac{1}{2}\right)^{3}

: passaram

3

meias-vidas.

T_{1/2} = \dfrac{12}{3} = 4\ \mathrm{dias}

. Resposta: B

Erro comum. Contar mal as meias-vidas: de 100 % a 1/8 vai-se por 50 %, 25 % e 12,5 %, isto é, três.

Solução da questão 24

Resposta

D.15 %

Resolução

No gráfico, a percentagem de césio-137 desce a 50 % por volta dos 30 anos: é a meia-vida.

80

anos passam

\dfrac{80}{30} \approx 2{,}7

meias-vidas: restam

100\cdot\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2{,}7} \approx 15

Resposta: D

A curva impressa não está desenhada com rigor: lida directamente aos 80 anos, fica abaixo dos 10 %. A resposta pretendida usa a meia-vida de cerca de 30 anos que o gráfico mostra.

Erro comum. Contar só meias-vidas inteiras e obter 25 % ou 12,5 %, que não são alternativas.

Solução da questão 25

Resposta

1{,}6\cdot10^{4}\ \text{N}

Resolução

Princípio de Pascal:

\dfrac{F_1}{A_1} = \dfrac{F_2}{A_2}

P = 200\cdot\dfrac{2000}{25} = 16\,000\ \mathrm{N} = 1{,}6\cdot10^{4}\ \mathrm{N}

(as duas áreas estão em

\mathrm{cm^2}

, não é preciso converter).

Resposta: C

Erro comum. Escolher D, com o número certo em quilogramas: o peso é uma força e mede-se em newtons.

Solução da questão 26

Resposta

B.ficará parcialmente submerso

Resolução

Submerso e em equilíbrio, o corpo tem a densidade do líquido:

\rho_{corpo} = 0{,}7\ \mathrm{g/cm^3}

Na água, mais densa, a impulsão supera o peso e o corpo sobe até flutuar, com

\dfrac{0{,}7}{1} = 70

% do volume submerso.

Resposta: B

Erro comum. Pensar que, por estar em equilíbrio dentro do outro líquido, também fica totalmente submerso na água.

Solução da questão 27

Resposta

2{,}4\cdot10^{5}

Resolução

p_A = 24\ \mathrm{N/cm^2} = 24\cdot10^{4}\ \mathrm{Pa} = 2{,}4\cdot10^{5}\ \mathrm{Pa}

\rho = 1000\ \mathrm{kg/m^3}

Bernoulli, com o tubo horizontal:

p_B = p_A + \tfrac{1}{2}\rho\,(v_A^2 - v_B^2) = 2{,}4\cdot10^{5} + 500\,(1{,}44 - 2{,}25)

p_B = 240\,000 - 405 \approx 2{,}4\cdot10^{5}\ \mathrm{Pa}

. Resposta: A

Erro comum. Converter mal os $\mathrm{N/cm^2}$ : como $1\ \mathrm{cm^2} = 10^{-4}\ \mathrm{m^2}$ , multiplica-se por $10^{4}$ .

Solução da questão 28

Resposta

E.2,55

Resolução

Caudal:

Q = \dfrac{80\ \mathrm{L}}{4\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{L/s} = 0{,}020\ \mathrm{m^3/s}

Área:

A = \pi r^2 = \pi\cdot(0{,}05)^2 \approx 7{,}85\cdot10^{-3}\ \mathrm{m^2}

v = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{0{,}020}{7{,}85\cdot10^{-3}} \approx 2{,}55\ \mathrm{m/s}

. Resposta: E

Erro comum. Usar o diâmetro como raio e obter cerca de $0{,}64\ \mathrm{m/s}$ .

Solução da questão 29

Resposta

T_1 < T_2 < T_3

Resolução

Para a mesma amostra,

pV = nRT

: quanto mais afastada da origem está a isoterma, maior é

pV

e maior é

T

T_1

é a mais próxima dos eixos e

T_3

a mais afastada:

T_1 < T_2 < T_3

Resposta: E

Erro comum. Achar que a curva de cima corresponde à temperatura mais baixa.

Solução da questão 31

Resposta

B.2

Resolução

Transformação isobárica:

\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}

V_2 = 3{,}0\cdot\dfrac{300}{450} = 2\ \mathrm{L}

. Resposta: B

Erro comum. Inverter a razão das temperaturas e obter $4{,}5\ \mathrm{L}$ .

Solução da questão 32

Resposta

E.2

Resolução

A \to B

é isotérmica:

T_B = 0\ ^\circ\mathrm{C} = 273\ \mathrm{K}

, e o gráfico dá

p_B = 1{,}0\ \mathrm{atm}

B \to C

é isovolumétrica:

\dfrac{p_B}{T_B} = \dfrac{p_C}{T_C}

, com

T_C = 273 + 273 = 546\ \mathrm{K}

p_C = 1{,}0\cdot\dfrac{546}{273} = 2{,}0\ \mathrm{atm}

. Resposta: E

Erro comum. Usar as temperaturas em graus Celsius em vez de kelvin.

Solução da questão 33

Resposta

1{,}5\cdot10^{6}

Resolução

O trabalho é a área sob o gráfico

p\times V

A \to B

W = 5{,}0\cdot10^{5}\cdot(5{,}0 - 2{,}0) = 1{,}5\cdot10^{6}\ \mathrm{J}

B \to C

é a volume constante:

W = 0

Total:

1{,}5\cdot10^{6}\ \mathrm{J}

. Resposta: D

Erro comum. Contar o volume desde zero e obter $5{,}0\cdot10^{5}\cdot5{,}0 = 2{,}5\cdot10^{6}\ \mathrm{J}$ .

Solução da questão 34

Resposta

E.9%

Resolução

A volume constante,

\dfrac{p_2}{p_1} = \dfrac{T_2}{T_1}

, com as temperaturas em kelvin.

T_1 = 300\ \mathrm{K}

T_2 = 327\ \mathrm{K}

\dfrac{p_2}{p_1} = \dfrac{327}{300} = 1{,}09

, um aumento de 9 %.

Resposta: E

Erro comum. Usar graus Celsius, de 27 para 54 °C, e concluir que a pressão duplicou (100 %).

Solução da questão 35

Resposta

-1200\ \text{J}

Resolução

Primeira lei:

\Delta U = Q - W

, com

W

o trabalho realizado pelo sistema.

O trabalho é realizado sobre o sistema:

W = -3000\ \mathrm{J}

. O sistema cede calor:

Q = -1000\cdot4{,}2 = -4200\ \mathrm{J}

\Delta U = -4200 - (-3000) = -1200\ \mathrm{J}

. Resposta: B

Erro comum. Errar o sinal do trabalho e obter $-7200\ \mathrm{J}$ .

Solução da questão 36

Resposta

13{,}5\cdot10^{5}

Resolução

O trabalho é a área do trapézio sob

AB

W = \dfrac{3\cdot10^{5} + 6\cdot10^{5}}{2}\cdot(2 - 1) = 4{,}5\cdot10^{5}\ \mathrm{J}

Primeira lei:

\Delta U = Q - W = 18\cdot10^{5} - 4{,}5\cdot10^{5} = 13{,}5\cdot10^{5}\ \mathrm{J}

Confirma-se com

\Delta U = \tfrac{3}{2}\Delta(pV) = 1{,}5\cdot(12 - 3)\cdot10^{5}

. Resposta: A

Erro comum. Tomar $\Delta U = Q$ , esquecendo o trabalho de expansão.

Solução da questão 37

Resposta

0{,}25\ \text{Hz}

\pi

Resolução

Frequência:

f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{4} = 0{,}25\ \mathrm{Hz}

O bloco é solto da posição comprimida,

-3

: começa em

x(0) = -A

Com

x = A\cos(\omega t + \varphi_0)

\cos\varphi_0 = -1

, logo

\varphi_0 = \pi

. Resposta: E

A fase $\pi$ supõe a equação na forma $x = A\cos(\omega t + \varphi_0)$ . Com seno, como na questão 38, a mesma posição inicial daria $\varphi_0 = 3\pi/2$ .

Erro comum. Escolher $\pi/2$ , que poria o bloco a partir da posição de equilíbrio.

Solução da questão 38

Resposta

3\pi^2

Resolução

Comparando com

x = A\,\mathrm{sen}(\omega t + \varphi_0)

A = 3\ \mathrm{m}

\omega = \pi\ \mathrm{rad/s}

a_{\max} = \omega^2 A = \pi^2\cdot3 = 3\pi^2\ \mathrm{m/s^2}

. Resposta: A

Erro comum. Usar $\omega A = 3\pi$ , que é a velocidade máxima.

Solução da questão 39

Resposta

C.O pêndulo B e o pêndulo D possuem mesma frequência de oscilação;

Resolução

Período do pêndulo simples:

T = 2\pi\sqrt{L/g}

, que não depende da massa.

A e C têm 10 cm; B e D têm 15 cm. B e D têm o mesmo período, logo a mesma frequência.

Resposta: C

Erro comum. Achar que a esfera mais pesada oscila mais devagar.

Solução da questão 40

Resposta

D.80,0

Resolução

No diagrama, dois máximos seguidos estão em

x = 2{,}0

x = 10\ \mathrm{cm}

\lambda = 8{,}0\ \mathrm{cm}

v = \lambda f = 8{,}0\cdot10 = 80\ \mathrm{cm/s}

. Resposta: D

Erro comum. Tomar $\lambda = 4{,}0\ \mathrm{cm}$ , a distância entre dois zeros seguidos, e obter $40\ \mathrm{cm/s}$ .